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厚膜集成电路
阅读:8921时间:2011-05-02 22:43:10

  厚膜集成电路是一种应用丝网印刷厚膜技术在同一基片上制作无源网络,并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件,再外加封装而成的混合集成电路,厚膜指的是10~25微米的膜层厚度。

工艺

  1陶瓷板

  使用90%~96%的氧化铝陶瓷基板,是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的材料,有较好的传导性、机械强度和耐高温性。制作厚膜时应注意陶瓷板的材质、尺寸、粗糙度、翘曲以及表面的缺陷与污染等,并在净化间进行超声波清洗。

  2浆料

  有导体浆料、电阻浆料和绝缘浆料3种,浆料一般由贵金属和低熔点玻璃组成。制作浆料时要注意浆料的材质、粘度和膨胀系数等。

  印刷厚膜电路所使用的浆料,其成分有金、银、铂、钯等。上述金属粉末分散在有机树脂粘合剂中调成糊状,然后通过丝网印版印在陶瓷基板上。经高温烧制,有机树脂粘合剂被燃烧掉,剩下的几乎都是纯粹的贵金属,由于玻璃质的作用而密合在基板上。这层膜可作为厚膜线路、厚膜电阻、厚膜电容及半导体集成电路用的底层金属片。

  (1)用银做导电材料其电阻是很低的,因此有时也使用银—钯、银—钯—铂的混合物做导电材料。

  (2)为了在基板上形成电阻膜,所用的电阻材料主要是银、金、钯、铙等金属粉末。

  (3)小型电容器的导电体、电极等是由重叠印刷法制造出来的。电极材料以铂—金、钯—金、银等为主体组成。

  3丝网印版的制作

  (1)网框: 印刷厚膜电路的丝网网框多采用硬铝及铝合金,网框规格一般为100 mm×150 mm和150 mm×200 mm。网框形状通常为矩形。

  (2)丝网: 印刷厚膜电路的丝网多采用不锈钢丝网或尼龙丝网。一般电路印刷200~300目丝网;多层布线或要求精度更高时,可采用300目以上的丝网。

  (3)感光胶: 由于厚膜电路丝印要求得到较厚的墨膜(浆料膜),所以要求使用能将光膜涂至20~30 μm厚的感光胶,但显影后不得出现边缘缺陷。

  4厚膜丝印

  集成电路的丝网印刷图像是微型的,要求印刷精度高,所以印刷机、印板、承印物(基板)、油墨等都需要高精度,印刷场所也一定要保持恒温,并清除尘埃。

  刮板材料一般为聚胺脂橡胶或氟化橡胶,硬度为邵氏A70°~A80°。另外,选择刮板的形状及硬度时,应考虑电路板上欲印什么图案这个因素。一般情况下,刮板刃部为90°或60°,刮板角为70°~75°。

  印刷厚膜集成电路的丝印机有半自动和全自动两类。半自动丝印机只有基板供给是用手工完成的,其它工序自动完成,如信息产业部电子第四十五研究所开发研制的WY-155型、WY-203型等精密丝网印刷机,具有印刷精度小于0.01 mm,刮板压力和印刷速度可以调节,真空工作台x、y、θ三维精密调整,整机PLC控制等,各项指标均达到或超过国外同类设备技术水平,是国内厚膜集成电路生产厂家的首选设备。

  5厚膜电路的印后加工

  一般印刷厚膜电路板,首先进行导体印刷,再反复印刷电阻2~3次,有时根据情况可适当交叉进行玻璃涂层的印刷,在印刷后还要进行下述加工或处理。

  (1)摊平过程: 印刷后将印刷品放置5~7 min至网纹消失为止。

  (2)干燥处理: 用100 ℃左右的温度进行干燥。

  (3)烧制: 用约650~670 ℃的温度进行烧制。这一道工序非常重要,所以要随时调整炉温,保持适合浆料烧结的温度。

  (4)调整: 调整电阻值,一般采用向电路板喷砂或用激光调整电阻体的方法进行调整。

  (5)包封: 对制成的内接元件起到保护作用。

与薄膜集成电路的比较

  无论是薄膜还是厚膜都有各自的优点。比如说,薄膜技术,不论是有源元件还是无源元件都是根据其各自的技术特点直接加工成集成电路。但现在厚膜技术还不能把有源元件直接加工到电路上,因此,只好把这些元件进行焊接,随着今后研究工作的进展是会实现直接加工的。此外,就成本而言,厚膜比薄膜要低得多,利用丝网印刷方法形成导体及厚膜电阻、电容,与用薄膜形成技术制作的电阻、电容器比较,用厚膜技术制造容易,可靠性好,而且所需生产设备投资少。

典型应用

  1.电源厚膜集成电路

  开关电源电路使用的厚膜集成电路主要用于脉冲宽度控制、稳压控制及开关振荡等。

  自激式开关电源电路常用的厚膜集成电路有STR-S6308、STR-S6309、STR-S5941、STR59041等型号。它激式开关电源电路中常用的厚膜集成电路有STR-S6708、STR-S6709等型号。

  2.音频功放厚膜集成电路

  音频功放集成电路的主要作用是对输入的音频信号进行功率放大,推动扬声器发声。

  常用的音频功放厚膜集成电路有STK4803、STK4042、STK4171、STK4191、STK4152、STK4843、STK3048A、STK6153等型号。

  市场上流行的“傻瓜”型厚膜集成电路也称功率模块,是将半导体功放集成电路及其外外围的电阻器、电容器、电感器等元器件封装在一起构成的,常用的有皇后AMP1200、傻瓜175及超级傻瓜D-100、D-150、D-200等型号。这种厚膜集成电路只要接通音源、电源和扬声器即可工作,不用外加其它元器件。

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