集成电路芯片封装第7讲

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1、第三章厚/薄膜技术（三）桂林电子科技大学职业技术学院前课回顾1.厚膜导体材料的主要作用【电互连】—平面导电布线和多层导体层电连接【元器件安装区域】—焊盘和共晶连接2.厚膜导体材料的基本类型可空气烧结厚膜导体、可氮气烧结厚膜导体和须还原气氛烧结厚膜导体。3.厚膜电阻的电性能初始电阻性能和时间相关性能主要内容釉面材料丝网印刷浆料干燥与烧结薄膜技术釉面材料釉面材料是可在较低温度下烧结的非晶玻璃，起的作用是对电路膜层提供机械保护和抗环境影响保护，阻挡焊料的扩散—确保厚膜电阻调阻后的稳定性。【桥连短路】：导体材料的延展性【金属迁移】：防止水

2、膜形成和污染物浸入【焊料量控制】：焊盘周围的釉面图案设计【调阻稳定性】：增加某颜色颜料，增强激光束通过量丝网印刷丝网印刷—将浆料按照基板表面图案涂布在基板上的工艺，通常浆料通过不锈钢网的网孔印刷涂至基板表面，不锈钢网网孔的设计制作采用掩模技术。丝网印刷步骤：【1】丝网固定在丝网印刷机上并对位；【2】基板直接放在丝网下面，保持平行；【3】涂布浆料在丝网某端面；【4】刮板在丝网表面平行运动，使浆料落至基板。丝网印刷基本步骤刮丝网定位板钢印刷浆网料基板填料脱模丝网印刷的注意事项【浆料的触变性】：非牛顿流体【浆料参数难以预测和控制】：粘度变化【丝

3、网脱离工艺】：接触工艺和非接触工艺【印刷线条的清晰度】：基板表面张力>丝网厚膜浆料的干燥浆料成分中含有两种有机组分：【有机粘结剂】—提供丝网印刷合适的流动性能；【有机溶剂或稀释剂】—决定有机粘结剂的粘度。其中，有机粘结剂是不挥发组分，最终被高温烧尽；有机溶剂或稀释剂是低温挥发组分，浆料的干燥过程主要就是去除可挥发组分。问题：不及时挥发会产生什么后果？厚膜浆料干燥工艺1）流平—常温下，挥发低温挥发有机组分，时间约为5-15min：以保证粘度下降的浆料有足够的时间挥发和恢复粘度：维持印刷膜的边缘清晰度。2）强制干燥——70至150摄氏度温度范

4、围内强制干燥，时间约15min，注意抽风排除溶剂，防止对烧结气氛产生影响。浆料干燥工艺参数控制主要控制参数：【干燥气氛纯洁度】干燥过程须在洁净室内进行(<100000级），防止灰尘或纤维屑等落在烘干的膜表面，以免后续烧结产生缺陷。【干燥升温速率】如果升温速率过快，溶剂的迅速挥发易造成膜的开裂。厚膜浆料的烧结干燥以后进行浆料的烧结，将基板放置在带式炉的传送带上进行烧结。控制要点：清洁的烧结环境均匀可控的温度工作曲线：预热-升温-恒温-降温均匀可控的烧结气氛薄膜技术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

5、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】。【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形特征尺寸更小，线条更清晰：更适合高密度和高频率环境。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：导电层典型的薄膜生长工艺薄膜工艺通常采用的是物理气相淀积制备薄膜直流溅射射频溅射磁控溅射电镀溅射淀积薄膜利用

6、辉光放电效应产生的高能粒子（等离子体中的离子），对高纯度被溅射物质电极（靶材）进行轰击。等离子体中离子动量转移给待溅射物质粒子后淀积在基板上。溅射淀积薄膜蒸发淀积薄膜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”。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板上凝集，形成淀积薄膜。蒸发淀积薄膜蒸发淀积薄膜技术要点【蒸发成膜需要相当高的真空度】：原因？【热蒸发载体材料的选择：高熔点金属】【蒸发均匀度、距基板距离和粒子动量间的关系】【电阻加热】：

7、坩埚外缠绕电阻丝【电子束蒸发的优点】：参数易控制蒸发与溅射的对比【淀积膜的速率】【合金材料的蒸发成膜】【蒸发局限于低熔点材料】【氮化物和氧化物的淀积难以控制】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，以获得所需要的薄膜电路图形……薄膜材料电阻材料：通常采用含氧的化合物，实现与基板的粘贴和形成连续的膜阻挡层材料：改善材料层间的扩散和迁移

8、现象、改善焊接性能。导体材料：薄膜混合电路中优选Au作为导体材料，某些场合可采用铜或铝。薄膜基板：较之厚膜基板选择范围更广，可选择陶瓷、玻璃或低温陶瓷等。厚膜与薄膜的比较薄膜电路可以提供更好的