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淺析厚膜集成電路工藝

【摘要】:
厚膜電路是用絲網印刷和燒結等厚膜工藝在同一基片上制作無源網絡,并在其上組裝分立的半導體器件芯片或單片集成電路或微型元件,再外加封裝而成的混合集成電路。厚膜混合集成電路是一種微型電子功能部件。
  厚膜電路是用絲網印刷和燒結等厚膜工藝在同一基片上制作無源網絡,并在其上組裝分立的半導體器件芯片或單片集成電路或微型元件,再外加封裝而成的混合集成電路。厚膜混合集成電路是一種微型電子功能部件。
  I.電路圖形的平面化設計:邏輯設計、電路轉換、電路分割、布圖設計、平面元件設計、分立元件選擇、高頻下寄生效應的考慮、大功率下熱性能的考慮、小信號下噪聲的考慮。
  II.印刷網板的制作:將平面化設計的圖形用顯影的方法制作在不銹鋼或尼龍絲網上。
  III.電路基片及漿料的選擇:制作厚膜混合集成電路通常選擇96%的氧化鋁陶瓷基片(特殊電路可以選擇其它基片),漿料一般選擇美國杜邦公司、美國電子實驗室、日本田中等公司的導帶、介質、電阻等漿料。
 
 
  IV.絲網印刷:使用印刷機將各種漿料通過制作好電路圖形的絲網印刷在基片上。
  V.高溫燒結:將印刷好的基片在高溫燒結爐中燒結,使漿料與基片間形成良好的熔合和網絡互連,并使厚膜電阻的阻值穩定。
  VI.激光調阻:使用厚膜激光調阻機將燒結好的電路基片上印刷厚膜電阻阻值修調到規定的要求。
  VII.表面貼裝:使用自動貼裝機將外貼的各種元器件和接插件組裝在電路基片上,并經再流焊爐完成焊接,包括焊接引出線等。
 
 
  VIII.電路測試:將焊接完好的電路在測試臺上進行各種功能和性能參數的測試。
  IX.電路封裝:將測試合格的電路按要求進行適當的封裝。
  X.成品測試:將封裝合格的電路進行復測。
  A.耐溫高:基片選用陶瓷基板,散熱好,應用環境溫度可達-55℃~250℃;
  B.體積小:模塊內部采用裸芯片貼裝,組裝密度高達10~100個/cm2,產品體積比傳統PCB電路縮小30%~70%;
  C.可靠性強:內部采用高純氮氣氣密性封裝,裸芯片的焊接使用邦定工藝,不易產生虛焊、脫焊,比PCB電路焊點減少70%~90%;
  D.電性能佳:內部元器件使用金絲連接,走線短,寄生效應小、噪聲小、功耗低、溫度漂移小;
 
 
  E.耐腐蝕:鍍金或陶瓷外殼封,裝模塊化設計、組裝,耐腐蝕,且便于儀器電路故障檢查和維修;
  F.保密性好:多芯片裸芯封裝,形成功能完整的應用SOC模塊,仿制難度大,保密性好,有效保護用戶的知識產權;
  隨著技術的發展,厚膜混合集成電路使用范圍日益擴大,主要應用于航天電子設備、衛星通信設備、電子計算機、通訊系統、汽車工業、音響設備、微波設備以及家用電器等。由此可見,厚膜混合集成電路業已滲透到許多工業部門。在歐洲,厚膜混合集成電路在計算機中的應用占主要地位,然后才是遠程通信、通訊、軍工與航空等部門。而在日本,消費類電子產品大量采用厚膜混合集成電路。美國則主要用于宇航、通訊和計算機,其中以通訊所占的比例最高。
  ★在彩電行業,厚膜電路一般用作功率電路和高壓電路,包括開關穩壓電源電路、視放電路、幀輸出電路、電壓設定電路、高壓限制電路、伴音電路和梳狀濾波器電路等。
  ★在航空和宇航行業,厚膜混合集成電路由于其結構和設計的靈活性、小型化、輕量化、高可靠性、耐沖擊和振動、抗輻射等特點,在機載通信、雷達、火力控制系統、導彈制導系統以及衛星和各類宇宙飛行器的通信、電視、雷達、遙感和遙測系統中獲得大量應用。
 
 
  ★在軍工行業,厚膜電路一般用作高穩定度、高精度、小體積的模塊如電源、傳感器電路、前置放大電路、功率放大電路等。
  ★在汽車行業,厚膜電路一般用作發電機電壓調節器、電子點火器和燃油噴射系統。
  ★在計算機工業,厚膜電路一般用于集成存儲器、數字處理單元、數據轉換器、電源電路、打印裝置中的熱印字頭等。
  ★在通訊設備中,厚膜混合集成壓控振蕩器、模塊電源、精密網絡、有源濾波器、衰減器、線路均衡器、旁音抑制器、話音放大器、高頻和中頻放大器、接口阻抗變換器、用戶接口電路、中繼接口電路、二/四線轉換器、自動增益控制器、光信號收發器、激光發生器、微波放大器、微波功率分配器、微波濾波器、寬帶微波檢波器等。
 
 
  ★在儀器儀表及機床數控行業,厚膜混合集成電路一般用于各種傳感器接口電路、電荷放大器、小信號放大器、信號發生器、信號變換器、濾波器、IGBT等功率驅動器、功率放大器、電源變換器等。
  ★在其它領域,厚膜多層步線技術已成功用于數碼顯示管的譯碼、驅動電路,透明厚膜還用于冷陰極放電型、液晶型數碼顯示管的電極。
  此外,厚膜技術在許多新興的與電子技術交叉的邊緣學科中也具有持續發展的潛力,有關門類有:磁學與超導膜式器件、聲表面波器件、膜式敏感器件(熱敏、光敏、壓敏、氣敏、力敏).膜式太陽能電池、集成光路等。
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