第3章 厚薄膜电路

1、精选ppt 第第3章章 厚厚/薄膜技术薄膜技术精选ppt 概述概述l厚膜技术使用丝网印、干燥与烧结三种工艺方法。厚膜技术使用丝网印、干燥与烧结三种工艺方法。l薄膜技术是一种减法技术，使用镀膜、光刻与刻蚀方法。薄膜技术是一种减法技术，使用镀膜、光刻与刻蚀方法。均用于制作电阻、电容、基板上的布线导体等。均用于制作电阻、电容、基板上的布线导体等。几微米几微米几百微米的膜材料为厚膜材料；几百微米的膜材料为厚膜材料；小于几微米的膜材料为薄膜材料。小于几微米的膜材料为薄膜材料。精选ppt【薄膜技术与厚膜技术的区别】 厚膜技术是“加法技术”，而薄膜技术是“减法技术”。 使用光刻与刻蚀等工艺使薄膜技术得到的图

2、形特征尺寸更小，线条更清晰：更适合高密度和高频率环境。 薄膜技术是指采用蒸镀、光刻与刻蚀等方法制备所需材料膜层的技术：薄膜的含义不只是膜的实际厚度，更多的是指在基板上的膜产生方式：【若固体膜物质三维尺寸中，某一维尺寸（通常指厚度）远小于另外两维尺寸，该固体膜称为薄膜】。精选ppt典型的薄膜电路典型的薄膜电路典型的薄膜电路由淀积在基板上的三层材料组成： 底层材料：电阻材料+基板粘结 中层材料：扩散阻挡+导体-电阻粘结 顶层材料：导电层精选ppt3.1.1 薄膜制备方法薄膜制备方法l 因基底材料和薄膜材料种类繁多，所以薄膜制备方法很多。l一般可分为两大类：一般可分为两大类：l气相淀积气相淀积-物理

3、气相淀积物理气相淀积 -真空蒸发、溅射等。真空蒸发、溅射等。-化学气相淀积化学气相淀积l液相淀积液相淀积-电镀、化学镀。电镀、化学镀。l IC制造中，基于对洁净环境的需要，薄膜的制备一般采用气相淀积技术。l下面介绍几种常用的基板气相淀积方法。精选ppt 1、蒸发法、蒸发法： 物理气相淀积的基本方法之一。 真空蒸发设备主要种类：l电阻加热真空蒸发l电子束真空蒸发图 蒸发工艺精选ppt 当材料的蒸汽压超过周围压力时，材料就会蒸发到周围环境中蒸发的“本质”。蒸发淀积薄膜蒸发淀积薄膜 薄膜蒸发淀积工艺中，通过加热或电子束轰击的方式，使被蒸镀物质在真空下受热或轰击后蒸发气化，高温蒸发后的原子在温度较低基

4、板上凝集，形成淀积薄膜。精选ppt 当材料蒸气压超过周围压力时，就会出现材料蒸发到周围的环境里， 这种现象即使是在液态下都可能发生。在薄膜工艺中，待蒸发的材料被置于基板的附近加热，直到材料的蒸气压大大地超过周围环境气压为止，蒸发的速率正比于材料的蒸气与周围环境气压的差值，并与材料的温度紧密相关。必须在相当高的真空(10-6torr, 1torr=133.322Pa)中进行蒸发，有三个原因。精选ppt蒸发需抽真空的原因蒸发需抽真空的原因 蒸发的速率正比于材料的蒸气与周围环境气压的差值，并与材料的温度紧密相关。必须在相当高的真空中进行蒸发，有三个原因：1）可以降低产生可接受蒸发速率所需的蒸气压力，

5、因此，降低了蒸发材料所需的温度。2）可以通过减少蒸发室内气体分子引起的散射，增加所蒸发的颗粒平均自由程。而且，颗粒能够更多以直线的形式运动，改善了淀积的均匀性。3）可以去除气氛中容易与被蒸发的膜发生反应的污染物和组分，如氧和氮。精选ppt表 用于薄膜用途可选金属的熔点和Pv=10-2torr时的温度材料材料熔点熔点/P PV=V=1010-2-2torrtorr时的时的温度温度/材料材料熔点熔点/P PV=V=1010-2-2torrtorr时的时的温度温度/铝铝65965912201220镍镍1450145015301530铬铬1900190014001400铂铂17701770210021

6、00铜铜1084108412601260银银96196110301030锗锗94094014001400钽钽3000300030603060金金1063106314001400锡锡23223212501250铁铁1536153614801480钛钛1700170017501750钼钼2620262025302530钨钨3380338032303230精选ppt蒸发材料的载体蒸发材料的载体 “难熔”金属（高熔点金属）例如钨、钛和钼常常在蒸发过程作为盛放其他金属的载体或“舟”。为了防止与待蒸发的金属发生反应，舟的表面可以涂覆氧化铝或其他陶瓷材料。精选ppt蒸发源与膜厚的关系蒸发源与膜厚的关系 若假

7、定是从一个点状的源开始蒸发的，蒸发出的颗粒密度可认为距法线呈余弦分布，如图所示。在考虑基板与源的距离时，应在淀积均匀性与淀积速率之间权衡。如果与基板过近（或过远），那么淀积越厚（或越薄），而在基板表面的淀积均匀性越差（或越好）。图 从一个点状源的蒸发精选ppt电阻丝蒸发与电子束蒸发（电阻丝蒸发与电子束蒸发（1） 有几种进行蒸发的技术。其中最常用的是电阻加热和电子束加热。 通过电阻加热的方法进行蒸发，通常是在难熔金属制成的舟或用电阻丝缠绕的陶瓷坩埚，或把蒸发剂涂覆在电热丝上进行的。加热元件通过电流，产生的热使蒸发剂受热。由于蒸发剂容易淀积到蒸发室的内侧，用光学的方法监测熔化的温度是有些困难的，必

8、须用经验的方法进行控制。也有可以控制淀积速率和厚度的闭环系统，但是它们相当昂贵。一般来说，只要控制得当，用经验的方法就可以获得适当的结果。精选ppt电阻丝蒸发与电子束蒸发（电阻丝蒸发与电子束蒸发（2） 电子束蒸发法具有很多的优点。通过电场加速的电子流在进入磁场后倾向与呈弧线运动，利用这种现象，把高能电子流直接作用在蒸发物质上。当它们轰击到蒸发剂时，电子的动能转变成热。因为舟的电阻并不是一个影响因素，而控制电子能量的参数是容易测量和控制的，所以电子束蒸发是更容易控制的。此外，热将更集中和强烈，使得在高于10-2torr温度下蒸发成为可能，也减轻了蒸发剂与舟之间的反应。精选ppt图 电子束蒸发装置

9、示意图精选ppt2、溅射法溅射法可制备各类金属、合金、化合物薄膜。n直流溅射制备各类金属膜n磁控溅射-是一种淀积速度高、工作气压低的溅射技术，提高了淀积速度及膜质量，n反应溅射采用纯金属作为靶材，在气体中混入适量的活性气体，获得不同的化合物薄膜。精选ppt溅射淀积薄膜溅射淀积薄膜精选ppt 如图所示，在一个大约10Pa压力的局部真空里形成一个导电的等离子体，用于建立等离子体所用的气体通常是与靶材不发生反应的某种惰性气体，例如氩气。基板和靶材置于等离子体中，基板接地，而靶材具有很高的AC或DC负电位，高电位把等离子体中的气体离子吸引到靶材上，具有足够动能的这些离子与靶材碰撞，撞击出具有足够残余动

10、能的微粒，使其运动到达基板并黏附其上。精选ppt溅射薄膜形成机理溅射薄膜形成机理 膜与基板黏接的机理是在界面形成的一层氧化物层，所以底层必须是一种容易氧化的材料。可以通过靶材施加电位前用氩离子随机轰击对基板表面进行预溅射的方法以增强黏附力。这一过程可以去除基板表面的几个原子层，产生大量的断开的氧键，促进氧化物界面的形成。溅射颗粒的动能在它们与基板碰撞时转变成在基板上所产生的余热，进一步增强了氧化物的形成。精选ppt磁控溅射与反应溅射磁控溅射与反应溅射磁控溅射：一般的三极真空管溅射是一个非常缓慢的过程，需要几小时才能得到可使用的膜在关键的位置，通过使用磁场，可以使等离子体在靶材附近聚集，大大的加

11、速了淀积的过程。反应溅射：在氩气中加入少量的其他气体，例如氧和氮，可以在基板上形成某些靶材的氧化物或氮化物。这种技术称之为反应溅射法。可用来形成氮化钽， 这是一种常用的电阻材料。精选ppt溅射与蒸发的比较溅射与蒸发的比较 蒸发可以得到较快的淀积速率，但是与溅射相比存在某些缺点。（1）合金的蒸发例如镍铬合金是很困难的，因为两者10-2torr温度不同。蒸发温度较低的元素往往蒸发的较快，造成蒸发膜的成分与合金的成分不同。与此相反，溅射膜的成分与靶材的成分相同。（2）蒸发仅局限与熔点较低的金属。实际上难熔金属和陶瓷通过蒸发来淀积是不可能的。（3）氮化物和氧化物的反应淀积是非常难以控制的。 精选ppt

12、3.电镀薄膜技术电镀薄膜技术 电镀是将基板和阳极悬挂在含有待镀物质的导电溶液里，在两极间施加电位，可用于金属材料电镀在导电表面上。 电镀法特点：制备贵金属薄膜时，电镀法可有效增加膜厚度，且节约使用的靶材，经济性好。但可电镀的材料仅限于金属。 薄膜制备完成后进行光刻和刻蚀，以获得所需薄膜制备完成后进行光刻和刻蚀，以获得所需要的薄膜电路图形要的薄膜电路图形精选ppt4.光刻工艺 在光刻工艺中，基板涂覆光敏材料，紫外光通过在玻璃板上的图形进行曝光。光刻胶有正负两种，其中正性光刻胶由于耐蚀性的能力很强，所以使用的最普遍。未用光刻胶保护的不想要的部分可以通过湿法（化学）蚀刻或干法（溅射）蚀刻去除。 精选

13、ppt正胶与负胶（正胶与负胶（1）正胶：被曝光区域能被显影液溶解的胶叫做正胶，MASK上的图形与光刻胶上的图形相一致 精选ppt正胶与负胶（正胶与负胶（2）负胶：被曝光区域不能被显影液溶解的胶叫做负胶，MASK上的图形与光刻胶上的图形相反。 精选ppt溅射蚀刻溅射蚀刻 化学蚀刻仍然是薄膜蚀刻的最常用方法，但是越来越多的公司开始采用溅射蚀刻。使用这种技术，基板涂覆光刻胶，图形采用与化学蚀刻完全相同的方式曝光。然后基板置于等离子体中，接通电位。在溅射蚀刻工艺中，基板实际上是作为靶材使用的，不需要的物质通过气体离子撞击到未掩蔽的膜上而得到去除。精选ppt溅射蚀刻优点溅射蚀刻优点（1）膜下的材料不存在

14、任何钻蚀问题，气体离子以基板的法线方向撞击基板。这就意味着没有任何离子从切线方向撞击膜，因而侧面平直，与其相反，化学蚀刻的速率在切线方向与法线方向是相同的。因此，造成与薄膜厚度相等的钻蚀。（2）由于不再需要用来蚀刻薄膜的烈性化学物质，所以对人员的危害较小，而且没有污水处理的问题。精选ppt薄膜材料分为四类：薄膜材料分为四类：l导体材料用于形成电路图形，提供电极及电学连接。l电阻材料用于形成电路中的电阻。l阻挡层材料形成某些导体与电阻之间的扩散阻挡层l薄膜基板3.1.2 薄膜材料薄膜材料精选ppt1、导体薄膜材料：导体薄膜材料：微系统封装工程的一般为金属薄膜。 功能：功能： 主要用于半导体元器件

15、或芯片之间的电气连接。例如：l电阻器的端头连接、电容的上下电极、元件之间的互连线；l高频电感、微带线、地线等。精选ppt 对导体薄膜材料选择的基本要求：对导体薄膜材料选择的基本要求：l高导电率；l与半导体接触部分能形成欧姆接触；l对电路元件不产生有害影响；l高导热率；l良好的高温特性；l与基片材料、介质材料和电阻材料之间良好的附着性；l易于成膜和图形化；l可进行Au金丝、AI铝丝引线键合及焊接l化学稳定性、表面抗磨损性好精选ppt常用导体金属薄膜常用导体金属薄膜 常用导体金属薄膜主要以金、铝为主的多层薄膜1）金（）金（ Au ）薄膜）薄膜l薄膜电路中广泛使用的导体材料l导电性能优良，仅次于Ag

16、和和Cu；化学稳定好；l良好的可焊性，熔点和热导率较高；l缺点：与基板及SiO2的附着能力弱，需要预先淀积过渡金属膜；与基板之间需采用黏附性好的Ni 、Cr 、Ti作为黏附层。精选ppt 2) 薄膜导体薄膜导体Al(铝铝)n铝膜集成电路中常用的导体材料常用的导体材料l三价元素；优良的导体材料，导电率次于Cul体电阻率低；易于蒸发，易于光刻l与金丝、铝丝容易键合，价格低l薄膜导体的理想材料l与基片、SiO、SiO2 等介质膜有良好的附着性l薄膜电容的电极材料l与铬硅、镍铬等电阻薄膜接触性能良好l作为电阻引出线材料，接触电阻小l比较柔软，在工艺过程中容易出现划痕精选ppt2、电阻薄膜材料、电阻薄膜

17、材料l常用的电阻薄膜材料电阻率多发布在1002000cml电阻薄膜材料主要有三大类：金属类、合金类、陶瓷类。精选ppt 薄膜电阻材料的薄膜电阻材料的基本要求l与其他薄膜元件如电容、导线的制造工艺兼容l良好的工艺性l稳定的电性能l化学稳定性好，材料和工艺成本低精选ppt金属类：金属类：主要有主要有Ta、 W、 Cr 、Ti、Ge、Re等。等。以钽和钽基合金最为常用：以钽和钽基合金最为常用：难熔金属，再结晶温度高，保证膜元件的稳定性与钨、钼、钛相比，钽膜的性能最好；应用最为广泛普通的真空蒸镀工艺难以对钽进行淀积，多采用溅射工艺根据溅射工艺条件，可获得不同的钽膜结构 钽膜： 电阻率2550 cm 钽

18、膜： 电阻率180220 cm，温度系数优于 膜低密度钽膜： 电阻率5000 cm，为网孔结构氮化钽薄膜： 电阻率250 cm，可以得到零温度系数的膜精选ppt l合金类：合金薄膜电阻合金薄膜电阻lTa-Au、 Cr-Ti 、Ni-Co、Pd-Ag等。nNiCrl最早的薄膜电阻材料，工艺成熟、简单l性能稳定，温度系数和噪声低l常用80%Ni和20%Cr，采用真空蒸发工艺l通过掺杂Al、Cu、Be、Bi、Sn等改善性能CrCo、WRu：较低的温度系数BeNi：较好的耐高温性能NiP：宽的方电阻范围精选ppt l陶瓷类：l金属陶瓷类是金属和陶瓷的混合膜l Cr-SiO 、 Cr-MgF2、 Au-

19、SiO等。l非金属陶瓷类薄膜电阻材料lTa2N、（Ti,Al）N、 （Ta,Al）N、 （Ti,Si）N、 AlN 、TiN等。精选ppt 3、阻挡层材料、阻挡层材料 当前用作导体材料时，金与电阻之间需要一种阻挡层材料，因为金直接淀积在NiCr合金上时，Cr具有一种通过金扩散到表面的倾向，既影响引线键合，也影响芯片的共晶键合。为了减轻这个问题，在NiCr上淀积薄薄一层纯镍，而且，镍还可以显著改善表面的可焊性。 金与TaN的粘接是非常差的，为了提供必须的粘接性，可以在金与TaN之间加入薄薄一层90%Ti/10%W。精选ppt4.薄膜基板薄膜基板 尽管在淀积过程中，基板的温度升高，但这一温度并未达

20、到厚膜烧结工艺的温度。这样，就使得薄膜工艺可选择的基板材料更多，可以使用像玻璃和低温陶瓷这类材料。 最好的材料是高纯（99.5）氧化铝，即蓝宝石，氧化铝的一种，使用在重要的高频领域。用作薄膜基板必须具有比厚膜更平整的表面，CLA大约在34m（0.761.02m）。精选ppt3.2 3.2 厚膜技术厚膜技术概述：概述： 厚膜（厚膜（Thick FilmThick Film）技术与薄）技术与薄膜（膜（Thin FilmThin Film）技术是电子封装）技术是电子封装中重要的工艺技术，厚膜技术使用中重要的工艺技术，厚膜技术使用网印与烧结（网印与烧结（Firing/SinteringFiring/S

21、intering）方法，薄膜技术使用镀膜、光刻方法，薄膜技术使用镀膜、光刻（PhotolithographyPhotolithography）与刻蚀等方）与刻蚀等方法法, ,它们均用以制作电阻、电容等它们均用以制作电阻、电容等电路中的无源器件。该技术也可在电路中的无源器件。该技术也可在基板上制成导线电路以组合各种电基板上制成导线电路以组合各种电路元器件，而成为所谓的混合路元器件，而成为所谓的混合（HybridHybrid）集成电路电子封装。）集成电路电子封装。精选ppt混合电路混合电路 上图所示的厚膜混合电路是用丝网印刷方法把导体浆料、电阻浆料和绝缘材料浆料转移到一个陶瓷基板上来制造的。混合电

22、路的定义：用某种金属化方法制造的陶瓷基板，它至少包含两个元件，其中一个必须是有源器件。精选ppt厚膜浆料的共性：厚膜浆料的共性：l它们是适于丝网印制的具有非牛顿流变能力的黏性流体；l它们由两种不同的多组分相组成，一个是功能相，提供最终膜的电学和力学性能，另一个是载体相（运载剂），提供合适的流变能力。精选ppt厚膜浆料的种类厚膜浆料的种类 厚膜浆料可分为聚合物厚膜、难熔材料厚膜和金属陶瓷厚膜：l难熔材料厚膜是特殊一类金属陶瓷厚膜，需要在较之传统金属陶瓷材料更高的温度下进行烧结。l聚合物厚膜材料：包含带有导体、电阻或绝缘颗粒的聚合物材料混合物，通常在85-300摄氏度范围内固化。聚合物导体主要是C

23、和Ag，常用于有机基板材料上。l金属陶瓷厚膜：玻璃陶瓷和金属的混合物，通常在850-1000摄氏度的范围内烧结。精选ppt多层厚膜制造技术多层厚膜制造技术图 多层厚膜制作步骤精选ppt 3.2.1 厚膜材料厚膜材料l厚膜材料：是有机介质掺入微细金属粉、玻璃粉、陶瓷粉的混合物。通过丝网印刷方法，印制到绝缘基板上。l厚膜的厚度一般在几微米到几百微米l非真空成膜精选ppt1、厚膜导体材料、厚膜导体材料 厚膜导体在混合电路中实现的功能：提供电路节点间的导电布线功能提供后续元器件焊接安装区域提供电互连：元器件、膜布线和更高级组装互连提供厚膜电阻的端接区提供多层电路导体层间的电气连接精选ppt厚膜导体材料

24、基本类型：厚膜导体材料基本类型：n厚膜导体材料的选择范围比薄膜材料的宽。厚膜导体材料的选择范围比薄膜材料的宽。n厚膜导体材料有三种基本类型：厚膜导体材料有三种基本类型： （1）可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成氧化物的金）可空气烧结厚膜导体：主要是指不容易形成氧化物的金属材料属材料(Au和和Ag等）等） （2）可氮气烧结厚膜导体：通常是指在部分低含氧量状态下）可氮气烧结厚膜导体：通常是指在部分低含氧量状态下易于氧化的材料（易于氧化的材料（Cu、Ni和和Al等）等） （3）还原气氛烧结厚膜导体：难熔材料）还原气氛烧结厚膜导体：难熔材料Mn和和W，防止烧结过，防止烧结过程中，其他物质热分解后被

25、氧化。程中，其他物质热分解后被氧化。n通常选用资源丰富、价格低廉、高电导、热导材料。如通常选用资源丰富、价格低廉、高电导、热导材料。如 Ag、 Cu、Aun这些材料均为浆料形式。这些材料均为浆料形式。精选ppt银银 （Ag）l由金属银及其氧化物组成由金属银及其氧化物组成l与陶瓷基片的可形成牢固的结合与陶瓷基片的可形成牢固的结合l导电性良好、电导率最高；可焊性良好导电性良好、电导率最高；可焊性良好l在电场和湿气共同作用下发生银离子迁移（缺陷）在电场和湿气共同作用下发生银离子迁移（缺陷）l容易与电阻浆料发生作用，产生气泡（缺陷）容易与电阻浆料发生作用，产生气泡（缺陷）l一般在一般在Ag的浆料中添加

26、其他金属的浆料中添加其他金属Pd或或Pt,以抑制以抑制缺陷缺陷精选ppt银离子的迁移银离子的迁移 在两个导体之间施加电位时，若有液态的水存在，银也有迁移的倾向，精选ppt n铜（铜（Cu）l优良的导体，电导率仅次于银，价格低廉优良的导体，电导率仅次于银，价格低廉l可焊性、耐迁移性良好；可焊性、耐迁移性良好； 与基片的附着能力强与基片的附着能力强l无金属离子迁移问题无金属离子迁移问题l软钎焊性和耐软钎焊性良好软钎焊性和耐软钎焊性良好l工艺性能差，在大气中易于氧化，必须在氮气保护工艺性能差，在大气中易于氧化，必须在氮气保护下烧结，增加了工艺成本下烧结，增加了工艺成本（缺陷）（缺陷）l直流电阻极低、

27、射频损耗小；良好的抗辐射性直流电阻极低、射频损耗小；良好的抗辐射性l铜芯片技术已经成为当前的热点，多层基板铜芯片技术已经成为当前的热点，多层基板MCM采采用用Cu做互连导体，做互连导体， Cu导体广泛用于高频电路中。导体广泛用于高频电路中。精选ppt（1）对氮气氛的要求（氧含量小于百万分之十）在从少量研制推广到大批量生产时就会带来问题。（2）由于介电材料往往需要很大的印刷面积，在这些材料用于制造多层电路时，去除有机材料的问题更为突出了。（3）很多电阻材料，特别是在高阻范围，并没有被证明在低于980以下烧结时与在空气中烧结的电阻一样稳定。精选ppt n金（金（Au）l良好的导电性，一种贵金属良好

28、的导电性，一种贵金属l优良的抗氧化性、焊接特性优良的抗氧化性、焊接特性l高可靠性、化学稳定性高可靠性、化学稳定性l良好图形分辨率高、适合制作精细图形的导体良好图形分辨率高、适合制作精细图形的导体缺点：缺点：l耐软钎焊性差；与锡产生脆性金属间化合物耐软钎焊性差；与锡产生脆性金属间化合物l与电阻端头有不良反应与电阻端头有不良反应l价格高价格高精选ppt2、厚膜电阻材料、厚膜电阻材料厚膜电阻是把金属氧化物颗粒与玻璃颗粒混合，在足够的温度/时间进行烧结，以使玻璃熔化并把氧化物颗粒烧结在一起。所得到的结构具有一系列三维的金属氧化物颗粒的链，嵌入在玻璃基体中。金属氧化物与玻璃的比越高，烧成的膜的电阻率越低

29、，反之亦然。精选ppt六面体型材料的电阻六面体型材料的电阻) 13( WTLRB式中R电阻，； B材料体积电阻率，单位欧姆长度； L样品长度，用相应单位表示； W样品宽度，用相应单位表示； T样品厚度，用相应单位表示。 精选ppt 如果膜的长宽相等，即为正方形时，l=w,则上式变为 根据方阻的定义，此时膜的电阻R即为方阻Rs，因此 它是指厚度均匀的一块正方形膜，电流从一边流向另一边时所具有的阻值。用Rs表示，单位为/方或/。方阻的大小只与膜材料的性质（）有关，而与正方形膜的尺寸大小，即正方形的大小无关，因而方阻Rs表征了厚膜的电阻特性。引入方阻后，（3.1）式的电阻值可写成：l式中：N是电阻膜

30、的长宽比，称为方数。 方电阻方电阻tRs（式3.2）NRswlRswltR（式3.3）tR精选ppt厚膜电阻的电性能厚膜电阻的电性能电阻的电性能可以分为两大类:l零时间（刚烧结后）性能电阻温度系数（TCR）电阻电压系数（VCR）电阻噪声高压放电l与时间有关（老炼后）的性能高温漂移潮湿稳定性功率承载容量精选ppt电阻温度系数（电阻温度系数（TCR） 所有实际的材料都会呈现电阻随温度的变化，大多数这种变化或多或少都是非线性的。后页图表示了一种典型材料电阻随温度变化图。TCR是温度的函数，定义为在实验温度T时的曲线斜率。dTTdRTTCR)()(精选ppt图 厚膜电阻的典型电阻与温度曲线+25+12

31、5范围测量的TCR称为正温TCR;而在+25-55范围测得的TCR为负温TCR。精选ppt 一般来说这个结果是一个很小的数，表示为前面有几个零的小数。为方便起见，一般规一化成电阻的初值，并乘以一百万得到一个整数，如下式所示。 /10612112ppmTTTRTRTRTCR式中 R（T2）温度T2时的电阻； R（T1）温度T1时的电阻。精选pptl一种材料的TCR可以是正值，也可以是负值。按常规，如果电阻随温度增加而增大，则TCR是正值；同样，如果电阻温度增加而降低，则TCR是负值。l一般来说，金属的TCR是正值，而非金属的TCR是负值。 在金属里，随着热能的增加，电子云更加混乱，所以电阻增大。

32、 非金属（或半导体）的电子被牢固地束缚于晶格位置，随着能量增加变成可动的电子，故温度升高时成为良导体。它们的TCR是负值。精选ppt电阻的电压系数（电阻的电压系数（VCR） 某些电阻材料也表现出下式所定义的对高电压的敏感性或更明确地说对高电场的敏感性。值得注意的是这个公式的形式与TCR非常类似。 ）VppmVVVRVRVRTCR/10612112式中，R（V1） V1下的电阻； R（V2） V2下的电阻； V1 测出R（V1）时的电压； V2 测出R（V2）时的电压。精选ppt 由于在电阻浆料的半导体组分VCR总是负值，也就是，随着V2的增加，电阻下降。由于高阻值，高浆料含量的电阻含有更多的玻

33、璃和氧化物成分从而具有更多的半导体性，较高的浆料值也往往比较低的浆料值具有更负的VCR。精选ppt初始电阻性能初始电阻性能电阻噪声电阻噪声 电阻噪声：指材料中基态电子发生跃迁时，出现的影响自由电子运动的现象。能级之间电位差越大，能级之间电位差越大，噪声越大。噪声越大。金属中大量的电子属于自由电子，电阻噪声小，而半导体材料电子噪声则较高。 厚膜电阻中有两种噪声源：热噪声和电流噪声。热噪声和电流噪声。其中，热噪声多来自材料内部电子能级跃迁；而电流噪声则来自材料边界间的电子跃迁。 精选ppt 在噪声水平影响很大的用途中，下述原则可以有助于改善性能：l高值电阻比低值电阻具有更高的噪声电平；l大面积电阻

34、具有较低的噪声电平；l较厚的电阻具有较低的噪声电平。精选ppt与环境有关的电阻性能与环境有关的电阻性能1）高温漂移 未调阻的厚膜电阻主要由于构成电阻本体的玻璃中应力释放的结果出现了阻值往上稍微的漂移，经过适当加工后的电阻，可以测量百分之几的样品来看该电阻在整个寿命范围内漂移的大小，对于大多数用途按理说，这种漂移并不大。然而在高温下，会促进这种漂移。如果电阻烧结不当或修整不当，或基板失配，这种漂移就可能影响电路的性能。精选ppt2）湿度稳定性 在有水分存在的情况下，电阻的漂移是一种鉴别和重要的试验。最常用的试验条件是相对湿度85%和温度85。过去的研究表明，这种条件加速了厚膜电流的失效，与正常承

35、受应力的电路相比，加速因子几乎为500。电阻和电路的湿度试验比单纯的加热老炼更昂贵，但所有的证据表明，它能很好地预测可靠性。精选ppt3）功率承载容量 高功率导致的漂移主要是由于内部电阻发热引起的。这不同于加热老化，热是由于电阻膜内部点到点金属接触部位产生的。当一个电阻暴露于高温时，整个电阻均匀受热，在加功率条件下局部发热要比周围区域高得多。由于阻值较低的电阻含有较多的金属，因而，彼此接触更多，在相同的载荷下低值电阻比高值电阻往往漂移较小。对于大多数电阻系统，功率老炼的形状是呈指数上升的。精选ppt图 典型的厚膜电阻在高功率密度下的载荷寿命精选ppt厚膜电阻的工艺考虑厚膜电阻的工艺考虑 就温度

36、控制和气氛控制而言，厚膜电阻的印刷与烧结工艺是极为关键的，温度和该温度下的停留时间微小的变化都会引起电阻平均值和数值分布的明显变化。 厚膜电阻对烧结气氛非常敏感，对使用空气烧结的电阻系统，关键是要在炉内的烧结区具有很强的氧化气氛。 在中性或还原气氛里，在烧结电阻的温度下，含有活性物质的金属氧化物会还原成纯金属。有时，会使电阻值降低一个数量级。 高欧姆值的电阻比低欧姆值的更敏感。精选ppt3 厚膜介质材料厚膜介质材料 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

37、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。精选ppt厚膜介质材料的烧结要求 烧结获得的厚膜介质材料膜必须连续、致密以起到消除层间短路的目的，但单层印刷烧结时往往存在有针孔等开口现象，通常需要烧结两次，以消除针孔和防止短路。 介质材料膜必须具有良好的介质材料膜必须具有良好的T TC CE E匹配性，以减匹配性，以减少基板受热弯曲对引起的材料层间开裂。少基板受热弯曲对引起的材料层间开裂。精选ppt4 釉面材料釉面材料 介质釉面材料是可以在较低温度（通常在550附近）下烧结的非晶玻璃。它们可以对电路提供机械保护，免于污染和水在导体之间的桥连，阻挡钎料散布，改善厚膜电阻

38、调阻后的稳定性。 贵金属例如金和银，从本质上来讲是很软的，特别是金，是所有金属中延展性最好的，当它受到摩擦或用尖锐的物体刮槎时，最终结果很可能是导体之间的金属桥连导致短路。涂覆釉面能够减少损伤的可能性，也可以在组装过程中叠放基板时对基板起到保护作用。 精选ppt 离子态的污染与液态的水结合可以加速两个导体之间的金属迁移。釉面材料有助于限制实际接触陶瓷表面的污染物的数量，也有助于防止在导体之间形成水膜。陶瓷基板是一种非常容易“润湿”的表面，因为在微观上它是非常粗糙的，引起的毛细管作用造成水迅速的铺展，在导体之间形成连续的水膜。透明的玻璃是非常光滑的，使水凝成水珠，就像在蜡的表面一样，有助于防止水在导体间形成连续的水膜，因而，抑制了迁移过程。 精选