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厚膜材料分类
以电性能为基础来分类，厚膜浆料有三种类 型：导体、电阻和介质。介质浆料根据其介 电常数的大小又可分为两类：绝缘型电容型
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厚膜浆料成分
所有浆料不管它们的电功能如何，都包含四 种成分：功能材料、溶剂（或稀释液）、暂 时性结合剂和永久性结合剂
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厚膜浆料成分
复习
薄膜材料 导体、电阻、介质
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一、导体材料
1. 铝膜 铝膜优点： （1）电导率高； （2）与各种类型的硅等半导体形成欧姆型接触； （3）附着性能好； （4）易于蒸发和光刻； （5）与金丝和铝丝的可焊性好，适合于热压和超 声焊。
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1. 铝膜
铝膜缺点 （1）抗电迁移能力弱； （2）表面的平整度较差，容易影响电路可靠性； （3）铝膜柔软，易引起划痕，影响电路可靠性； （4）与金形成金属间化合物，从而影响电路的可 靠性； （5）铝膜表面有极薄的氧化层，使它不易锡焊。
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4. Pt-Au厚膜导体材料
Pt-Au导体的烧成温度范围为690～1400℃， 方块电阻为16～120毫欧/□，这种导电带可 以锡焊，也可以热压焊。 Pt-Au导体的附着力较差，如加入少量Pd， 称为Pt-Pd-Au导体，则附着了能得到一定改 善。
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5. Au厚膜导体材料
随着混合集成电路多层布线技术的发展，Au 无玻璃导体被广泛用作内层布线导体。所谓 无玻璃导体，是指导体浆料中固态粘结相中 的玻璃成分全部用金属氧化物代替。在烧结 时，氧化物与基片中的氧化铝发生化学反应， 生成具有尖晶石结构的铝酸盐化合物，把导 电颗粒粘结在基片上。
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3.3 介质浆料
3. 厚膜介质的主要特性：电性能（绝缘电 阻、介电常数损耗因数、击穿电压）、膜的 完整性(没有针孔和气孔)和通孔分辨率。
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介质材料特性
（1） 绝缘电阻：采用介质的绝缘电阻很高 大于1010 ，即使在高湿度条件下也是很高 的。 （2）介电常数：介质浆料的介电常数范围为 6～14，典型值为9～14。这样的值适合用于 多数厚膜电路。对于频率和速度很高的电路 （GHz），希望有2～４的低介电常数。这是 必须使用石英、聚酰亚胺、酞福龙或其他低 介电常数材料。
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3.3 介质浆料
1. 厚膜介质用做多层电路中导体间的电绝 缘、交叉电路的导体绝缘及电阻和导体的保 护覆盖。一般说来，介质浆料由氧化铝或其 他陶瓷粉末、晶化玻璃（一种烧成后转化成 晶化结构，但重烧时不会再流动的玻璃）、 触变性有机结合剂和有机溶剂的混合物构成。
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3.3 介质浆料
2. 大多数介质浆料的烧成温度范围在850～ 950℃,与电阻浆料导体浆料的烧成温度相兼 容。
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介质材料特性
（3）介质的击穿电压：厚膜介质的击穿电压 很高（大于500V/mil），对大多数应用1.5～ 2 mil厚的介质是足够的。对电压很高的电路， 可用3～4 mil的介质层。 （4）针孔/多孔性：可以通过试验评论和比 较针孔和多孔性。
பைடு நூலகம்
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小结
导体材料：贵金属、非贵金属 电阻材料：钌的氧化物 介质材料：氧化铝或其他陶瓷粉末
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二、 薄膜电阻材料
1．镍铬和氮化钽电阻材料提供类似电性能： 25~300 /□、低的TCR(0±50)ppm/℃。 2．金属陶瓷电阻材料具有很大电阻率: 1000 ~几k /□。
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薄膜导体/电阻网络淀积光刻的工艺流程
光基片 淀积电阻膜（NiCr） 淀积导体层（Au） 腐蚀导体层和金属阻挡层 光刻 电阻器 导体层 电阻膜 腐蚀电阻层 淀积金属阻挡层 光刻 去掉光刻胶 去掉光刻胶 金导线 光刻 光刻 金属阻挡层 基片
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3.2 厚膜电阻材料
3.2.1概述 厚膜电阻器是由电阻浆料经印刷、烘干、烧 成、微调等工序制成。烧成后的厚膜电阻材 料的主要成分是导电相和粘结相。导电相起 着电流通路的作用，而粘结相则把导电相粘 结于基片之上。
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3.2 厚膜电阻材料
3.2.1概述 厚膜电阻器是由电阻浆料经印刷、烘干、烧成、 微调等工序制成。烧成后的厚膜电阻材料的主要 成分是导电相和粘结相。导电相起着电流通路的 作用，而粘结相则把导电相粘结于基片之上。 厚膜电阻器的浆料的方块电阻的可以低到1欧/□ 和高109欧/□
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2. Pt-Ag厚膜导体材料
浆料中Pt的含量甚小（约1.8～4%），其成 本比Pd-Ag、Pd-Au、Pt-Au都要低，但它的 比Pd-Ag和Au要好。
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3. Pd-Au厚膜导体材料
Pd-Au导体的烧成温度范围为750～1000℃， 方块电阻为6～120毫欧/□，与氧化铝、氧化 铍基片有良好的附着性。Pd-Au可与电阻浆 料同时烧成，与电阻、电容的相容性很好， 还可用于焊接半导体芯片，可用于锡-铅焊料， 也可热压焊。其最主要优点是没有电迁移问 题。但其成本要比Pd-Ag高好多倍。
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3.1.2贵金属（noble metal）厚膜导体 材料
主要是银（Ag）、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt) 等贵金属或它们的合金。 对于银或金的合金型浆料，配方中铂或钯的 含量对电阻率有很大的影响，铂或钯的含量 越高，面电阻率也越高。
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1.Pd-Ag厚膜导体材料
Pd-Ag厚膜导体材料的成本较其他贵金属导 体要低，应用广泛。烧成温度范围为700～ 1000℃，方块电阻为10～50毫欧/□，Pd-Ag 导电带与Sn-Pb、Sn-Ag、In-Pb-Ag等焊料有 很好的焊接特性，还可以热压焊
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3.2 厚膜电阻材料
早期的厚膜电阻器是基于银、氧化银、钯和氧化钯 与相应结合剂和溶剂组合而成。由于氧化钯很容易 还原成自由的钯。所以，这些早期的配方是非常不 稳定的。金属与湿气的化学反应所产生的很小一点 氢就足以还原氧化钯，使阻值下降。今天，基于更 稳定的钌的氧化物制作的高稳定电阻器，实质上已 代替了钯-银配方。在这些组分中使用了二氧化钌 （RuO2）、钌酸钡（BaRuO3）、钌酸铋 （BiRu2O7）这些氧化物。
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三、薄膜介质材料
1. 薄膜介质材料在混合集成电路中除了用作 薄膜电容器的介质之外，还广泛用作保护层 和隔离层。
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对介质的要求
在不同的场合，对介质膜的要求是很不相 同的，例如：作为薄膜电容器的介质膜，一 般要求介电常数大；作为隔离层的介质膜， 则要求绝缘电阻大，为了减小分布电容，要 求介电常数愈小愈好；作为保护层的介质膜， 则要求绝缘电阻大，致密性好，不吸潮等。
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3.1.3贱金属（非贵金属non noble metal） 厚膜导体材料
主要是铜（Cu）、镍（Ni）、铝（Al）。 1. Cu厚膜导体材料 价格便宜，但需在氮气保护下进行烧结，工 艺难于控制。 2. Ni导体厚膜材料 焊接比较困难 3. Al导体厚膜材料
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3.1.4 导电胶
导电胶是以金属粉、树脂（环氧树脂、硅树 脂）和少量添加剂制成的导电浆料，称为导 电胶。
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第三章 厚膜材料
主要教学知识或能力要求 熟悉厚膜导体材料、厚膜电阻材料和厚膜介 质材料的特性
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厚膜电路基本概念
厚膜电路是用丝网印刷工艺生产的，其关键 工艺有三步：丝网印刷、干燥、烧成。丝网 印刷的基本概念是将粘性的浆料在漏印丝网 上用力推动，使其通过丝网孔将图形淀积到 基片上。厚膜电路制造中使用的厚膜浆料 （paste），可用于制作电路的导体、电阻和 介质图形。
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2. 金膜
金膜优点 （1）电导率高； （2）化学性质稳定； （3）抗电迁移能力较铝强， （4）机械性能好，易光刻，成膜方法多； （5）适合于焊锡、热压和超声焊。
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2. 金膜
金膜的缺点 附着性差，当金膜用作导电带时，一般都要 先“打底”，然后再淀积金，形成金基复合 膜。 主要的金基复合膜有以下几种： （1）铬—金膜 （2） 镍铬—金膜
1. 功能材料：是一种赋予浆料导电的、电阻 的或介质的性能的成分。
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厚膜浆料成分
2．溶剂或稀释剂：各种沸点的有机液体用做 溶剂、分散固体成分和调节粘度，有助于研 磨和丝网印刷。这些成分在干燥和初始烧结 阶段被去除。
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厚膜浆料成分
3. 暂时的结合剂：结合剂是中等分子量的有 机聚合物或有机物，当印刷和烧成时保持与 其他成分结合在一起，它为浆料提供流动性。 这些成分在烧成初始阶段通过氧化、分解被 去除。
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厚膜浆料成分
4．永久性的结合剂：永久性的结合剂，起熔 接功能材料颗粒，并把它们结合到基片上的 作用。在溶剂和暂时性的结合剂被去掉以后， 它与功能材料一起留在基片上，变成最终烧 成膜的一部分。
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3.1厚膜导体材料
3.1.1概述 1. 厚膜导体的主要作用：互连线、电容器电极、电 阻器端头材料、低阻值电阻器（<10 ）。 2．厚膜导体材料的要求：阻值低（<0.05 /□）、 结构致密、有良好的附着性、焊接性能好、具有抗 电迁移能力、与其它元器件相容性好、原料来源丰 富、成本低。 3． 根据获得厚膜导体的不同工艺，厚膜导体可以 分为良大类：高温烧结导体材料、导电胶。 与薄膜导体一样，在混合集成电路中，烧结后的厚 膜导体，又称导电带。