《特种印刷》PPT课件

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1、第十二章集成电路印刷集成电路(IntegratedCircuit:IC)指以半导体晶体材料为基础，采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小电路或系统。集成度：指在一定尺寸的芯片上可以做出多少个晶体管。一、概述1．集成电路的分类(IntegratedCircuit:IC)按其基本构成不同分为两类：半导体IC和混合IC（薄膜IC、厚膜IC、组合IC）；半导体IC：也称整体集成电路，是在半导体基板上由晶体三极管、晶体二极管和电阻电容构成的一体化电路。混合IC：将用于电路中的晶体三极管、晶体二极管的硅材料，基板的绝缘材料，配线部分的其他材料

2、混合，制成混合IC。2．厚膜集成电路适用于耗电小、大功率、高电压电路，成本低，适合大批量生产[制作]：是将导体、电阻、电容等用特殊油墨印刷在陶瓷上，再通过烧结使其得到所要求的电气性能。[构成]：基板，导体，电阻元件，电介体元件，电感元件，有源元件，内部接线，外装等8部分构成；[应用]：电子工业，军事宇航领域，民用工业等。厚膜IC的构成基板：矾土陶瓷、镁橄榄石陶瓷、锆质陶瓷、滑石质高绝缘陶瓷、莫来石陶瓷、堇青石陶瓷等导体：Pd-Ag，Pt-Ag，Au，Ag电阻元件：金属釉电阻（RuO2系，Ag-Pd系），树脂系碳素皮膜电介体元件：陶瓷电容器，层合片型陶瓷电容器，圆片型钽固体

3、电解电容器，薄膜及厚膜电容器电感元件：薄膜及厚膜线圈，磁芯线圈有源元件：各种半导体组件，箔片晶体三极管，IC箔片内部接线：超声焊接、软熔钎焊、特殊软钎焊外装：浸渍环氧树脂涂装及模具等二、厚膜集成电路的制作1．工艺过程：主要由印刷和烧结工艺组成，制作工艺的前后顺序由各工序的烧结温度决定导体印刷与烧结→电介体印刷与烧结（导体油墨，850～1000）(电介油墨，绝缘油墨，850～900℃)→电极印刷与烧结→电阻印刷与烧结→电阻、静电容量修正(导体油墨，750～800℃)(电阻油墨，700～760℃)→保护涂层印刷与烧结→有源元件管芯联接(玻璃油墨，＜540℃)(硅晶体三极管、硅

4、二极管，硅半导体IC，400～420℃)→有源元件导线连接→有源元件保护覆层(金属导线或Al线300～350℃)(硅树脂，＜200℃)→组装元件外引线的钎焊→外涂装(微型晶体三极管)(树脂)[基本原则]：将烧结温度高的工序放在前面，以避免因烧结温度过高而影响厚膜IC的电气性能。2．印刷印刷方式：基板为硬性陶瓷材料，本身没有吸墨性，而要求墨层较厚，选用丝网印刷；[承印物—陶瓷材料，印墨—特殊油墨]制版：阳图原稿，直接感光制版法，不锈钢丝网，金属网框；印刷工艺：平面丝网印刷机，要求印刷位置准确一致，印压合理，墨层厚度均匀。3．基板[要求]—耐高温，耐烧结，不与油墨发生反应，对

5、玻璃粉的附着性良好，表面光滑，机械强度和尺寸稳定性良好。[主要材料]—氧化铝（纯度96%），厚度0.30-1.5㎜，标准尺寸50㎜×50㎜。[种类]—氧化铝陶瓷基板，镁橄榄石陶瓷基板，高频绝缘石陶瓷基板，锆石陶瓷基板，莫莱石陶瓷基板，堇青石陶瓷基板等4．油墨作为电子元件的构成材料，应满足集成电路电气性能的要求。导体油墨：由金属粉末、玻璃粉、连结料和添加剂构成；Ag-Pd系导体油墨配方金属粉末银粉Pd粉玻璃粉Bi2O3硼硅酸玻璃粉树脂乙基纤维素溶剂丁基二甘醇乙醚醋酸萜烯油（a）印刷：印刷后形成导电性油墨皮膜，金属粉末和玻璃粉均匀分散在连接料树脂中（b）烧结：连接料树脂开始燃

6、烧，墨层体积减少，玻璃粉软化熔融后向基板表面扩展，和金属粉末粘结在一起（c）冷却：玻璃粉紧紧填充排列，和金属粉末有序粘结在一起，形成金属粉末整齐排列的墨层，以实现油墨皮膜的导电性能导电性油墨的印刷、烧结冷却过程1-玻璃粉2-树脂3-金属粉末4-基板电阻油墨：主要由金属粉末构成电阻皮膜；金属粉末（Ag、Au）电阻油墨组成铂（Pd、Pt、Ru）硼硅酸盐系玻璃粉+树脂+溶剂添加剂：金属氧化物粉末电阻值大小由油墨成分、烧结条件等决定电介油墨：钛酸钡与玻璃熔化后急速冷却制成玻璃粉末，并与树脂、溶剂混合，可作为电容器使用；绝缘油墨：主要作为电阻厚膜保护或配线的多层交叉绝缘；有源油墨：

7、硒、硫化镉、硒化镉、硫化锌等，主要形成半导体组件和晶体三极管等,烧结工艺要求更严格5．烧结与修正烧结：合理控制烧结温度和烧结时间，保证厚膜IC的电气性能。[工艺过程]：预加热→升温→烧结→冷却预加热：50～400℃，墨层有机连接料燃烧气化升温：400～800℃，金属氧化或还原反应，并使金属粒子熔化，使印刷图文得到要求的电气性能烧结：800℃恒温，使玻璃粉元素熔化，金属成分固着在基板上冷却：快速冷却，避免继续反应修正：电阻油墨进行烧结后对电阻的大小要进行修正，只能增大；电路设计时的电阻要稍小一些[方法]喷射氧化铝粉末，使电阻表面