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微电子

概述

厚膜技术( Thick Film Technology)是一种采用丝网印刷技术为主生成膜(film)的制作技术。

PS:厚膜的厚是相当于薄膜而言，薄膜技术生成的膜厚度：5nm ~2.5μm，大多处于小于1μm；厚膜技术生成的膜厚度：0.1μm ~ 25μm，一般大于10μm。

从1970之后，厚膜电阻器开始流行起来。如今厚膜片式电阻器成为电气和电子设备中最常用的器件。它们通常封装为表面贴装 （SMD） 片式电阻器，与任何其他技术相比，成本最低。

基本原理

厚膜技术主要是指用丝网印刷的方法将导体浆料、电阻浆料或介质浆料等材料转移到陶瓷基板上，这些材料经过高温烧成后，会在陶瓷电路板上形成粘附牢固的膜。 重复多次后，就会形成多层互连结构的包含电阻或电容的电路。

电阻浆料是一种特殊的糊状物，由粘合剂、载体和待沉积的金属氧化物混合而成。粘合剂为玻璃状熔块，载体由有机溶剂体系和增塑剂组成。现代电阻膏基于钌、铱和铼的氧化物。这也被称为金属陶瓷（陶瓷-金属）。 电阻层在850°C下印刷到基板上。基材通常是95%的氧化铝陶瓷。在载体上烧制糊状后，薄膜变成玻璃状，这使得它很好地防潮。厚度约为100 um。这大约是薄膜的 1000 倍。 与薄膜不同，这种制造工艺是增材制造的。这意味着电阻层按顺序添加到基板上，以产生导电图案和电阻值。

温度系数通常范围为 50 至 500 ppm/°C。 公差在 1% 到 5% 之间。由于成本较低，厚膜通常更优选于允许电阻值公差更大、TCR更高或稳定性更低的应用。因此，这些电阻器几乎可以在任何带有交流插头或电池的设备中找到。 厚薄技术的优势不仅在于成本更低，还在于能够处理更多功率、提供更广泛的电阻值以及承受高浪涌条件。

技术流程

厚膜技术过程一般为在基板上印刷上浆料，烘干，高温烧结成形。反复多次执行这个过程，分别形成导体层、材料层、保护层、印字层等等，中间会掺杂激光调整/溅镀电极等工艺。然后给电极电镀上镍/银/锡等材料，最后测试分拣及包装。

用途

主要用于制作厚膜片式电阻器、 叠层片式陶瓷电容(MLCC)、叠层片式电感、传感器、厚膜混合集成电路等电子器件。

传统厚膜技术

由于丝网印刷的特性，一般无法实现线宽小于50μm（2mil）的图案，量产的实际水平多数在100μm（4mil）以上。

最新厚膜技术

为实现更高的精度，目前最常用的技术分为三种：

• 厚膜印刷技术：采用高网孔率丝网。此技术的线径会更细、目数更高、丝网的开口率更高、细线不易断线。
• 厚膜光刻技术：通过光刻或光致成图技术。先烧结成膜，再光刻成图。工艺的材料通常有有机银浆、薄印银及无玻璃导体等；先光刻后成膜所采用的浆料因其具有光敏性，可以在经过曝光、显影后直接成图， 省去了光刻胶步骤，且能够提高导体线条的精度。Thick Film Lithography就是此技术，由日本春田(Murata)发明，也是目前实际在规模化量产的高精度厚膜烧结工艺技术，可以制作线宽小于30微米(1.2mil)产品。
• 厚膜直接描绘技术：此技术主要是在CAD上进行设计，然后直接在基板上描出厚膜图形，无需制版、制网，且该技术下布线的线宽和间距可以精确控制，适合小批量和多品种的生产。