薄膜電路和厚膜電路陶瓷基板的差異

電子器件的封裝對(duì)于電子技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，封裝不僅起著保護(hù)芯片和增強(qiáng)導(dǎo)熱性能的作用，而且還是溝通芯片內(nèi)部世界與外部電路的橋梁，以及通過(guò)合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)整合通用功能。在眾多封裝方式中，陶瓷電路板逐漸發(fā)展成為新一代集成電路以及功率電子模塊的理想封裝基材，其中，陶瓷基板金屬化工藝是陶瓷電路板制作非常重要的環(huán)節(jié)，我們常聽說(shuō)的“厚膜電路陶瓷基板”與“薄膜電路陶瓷基板”就是采用兩種工藝金屬化后的陶瓷電路板產(chǎn)品。

 一，薄膜電路和厚膜電路陶瓷基板的區(qū)別

首先，它們的作用都是為了制作集成電路，集成電路是以特定的工藝在單獨(dú)的基片之上(或之內(nèi))形成無(wú)源網(wǎng)絡(luò)并互連有源器件，從而構(gòu)成微型電子電路，使電子器件能夠有效發(fā)揮作用。

集成電路工藝是把電路所需要的晶體管、二極管、電阻器和電容器等元件用一定工藝方式制作在一小塊半導(dǎo)體晶片、玻璃或陶瓷襯底上，再用適當(dāng)?shù)墓に囘M(jìn)行互連，然后封裝在一個(gè)管殼內(nèi)，使整個(gè)電路的體積大大縮小，引出線和焊接點(diǎn)的數(shù)目也大為減少。集成的設(shè)想出現(xiàn)在50年代末和60年代初，是采用硅平面技術(shù)和薄膜與厚膜技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

厚膜電路和薄膜電路陶瓷基板的區(qū)別就是它們分別以厚膜和薄膜技術(shù)在陶瓷基板上完成集成電路。

采用厚膜技術(shù)的緣由：

相對(duì)于三維塊體材料，所謂膜，因其厚度及尺寸比較小，一般來(lái)說(shuō)可以看做是物質(zhì)的二維形態(tài)。利用軋制等制作方法的為厚膜，厚膜不需要基體，可獨(dú)立制成，通常厚度為10~25μm；由膜的構(gòu)成物堆積而成的為薄膜，薄膜只能依附在基體之上，通常厚度為1μm左右。

膜的主要功能分為三種：電氣連接、元件搭載、表面改性。

1.電氣連接。

電路板及膜與基板互為一體，元器件搭載在基板上達(dá)到與導(dǎo)體端子相互連接；

2.元件搭載。

芯片裝載在封裝基板上需要焊接盤，而元器件搭載在基板上依賴導(dǎo)體端子，其中焊接盤和導(dǎo)體端子都是膜電路重要的部分；

3.表面改性。

通過(guò)膜的使用可以使材料在某些性能上得到改性，如增加材料的耐磨性、抗腐蝕性、耐高溫性等等。

二，厚膜與薄膜技術(shù)介紹

1，厚膜技術(shù)

     厚膜技術(shù)是在基板上通過(guò)絲網(wǎng)印刷、微筆直寫技術(shù)和噴墨打印技術(shù)等微流動(dòng)直寫技術(shù)在基板上直接沉積漿料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)形成導(dǎo)電線路和電極的方法，該方法適用于大部分陶瓷基板。材料經(jīng)過(guò)高溫?zé)珊?，?huì)在陶瓷電路板上形成粘附牢固的膜，重復(fù)多次后，就會(huì)形成多層互連結(jié)構(gòu)的包含電阻或電容的電路。

                                     厚膜技術(shù)工藝流程

      其漿料主要由功能相、粘結(jié)相和載體三部分組成。

       根據(jù)不同情況，功能相的材料也是有所區(qū)別的：作為導(dǎo)體漿料，功能相多為貴金屬或貴金屬混合物；作為電阻漿料，功能相多為導(dǎo)電性金屬氧化物；作為介質(zhì)，功能相多為玻璃或陶瓷。功能相決定了成膜后的電性能和機(jī)械性能，因此材料要求嚴(yán)格。

 粘結(jié)相多為玻璃、金屬氧化物及玻璃和金屬氧化物的復(fù)合材料，顧名思義，粘結(jié)相的作用就是把燒結(jié)膜粘結(jié)到基板上。不同于功能相和粘結(jié)相的粉末狀態(tài)，載體是聚合物在有機(jī)溶劑中的溶液，影響著厚膜的工藝特性，常作為印刷膜和干燥膜的臨時(shí)粘結(jié)劑。

隨著電子電氣行業(yè)微型化發(fā)展，要求厚膜電路組裝密度以及布線的密度不斷地提高，這就要求導(dǎo)體線條更細(xì)，線間距更窄。厚膜技術(shù)中以絲網(wǎng)印刷應(yīng)用最為廣泛，該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)也很明顯：受限于導(dǎo)電漿料和絲網(wǎng)尺寸，制備的導(dǎo)線最小線寬難以低于60μm，并且無(wú)法制作三維圖形，因此不適合小批量、精細(xì)電路板的生產(chǎn)。微筆直寫技術(shù)和噴墨打印技術(shù)雖然能沉積高精度導(dǎo)電圖形，但是對(duì)漿料粘度要求較高，容易發(fā)生通道堵塞。并且，采用厚膜技術(shù)成形的導(dǎo)電線路電學(xué)性能較差，僅能用于對(duì)功率和尺寸要求較低的電子器件中。

2，薄膜技術(shù)

薄膜技術(shù)是一種晶片級(jí)制造技術(shù)，是微電子制造中金屬薄膜沉積的主要方法。采用薄膜技術(shù)制備陶瓷線路板，首先通過(guò)蒸發(fā)、磁控濺射等面沉積工藝，在陶瓷表面沉積一層200-500nm的Cu層作為種子層，以便后續(xù)的電鍍工藝開展。然后，通過(guò)貼膜、曝光、顯影等工序完成圖形轉(zhuǎn)移，再電鍍使Cu層增長(zhǎng)到所需厚度，最終通過(guò)退膜、蝕刻工序完成導(dǎo)電線路的制作。

                                                                                             薄膜技術(shù)工藝流程

 近年來(lái)，因?yàn)榭筛脻M足線路尺寸不斷縮下精準(zhǔn)度高的要求，采用薄膜工藝制備的陶瓷電路板已在功率型LED封裝中顯示出了極強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。薄膜電路的線條細(xì)(最小線寬2um)，精度高（線寬誤差2um)，但也正因“細(xì)小的線”不容起伏，薄膜電路對(duì)基片的表面質(zhì)量要求高，所以用于薄膜電路的基板純度要求高(常見的是99.6%純度的氧化鋁)，同時(shí)陶瓷的高純度也就代表的加工難度及成本的攀升。

另外，薄膜電路也可以方便地采用介質(zhì)制造多層電路，由于薄膜多層電路具有互連密度高、集成度高、可以制造高功率電路、整個(gè)封裝結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)級(jí)功能等突出特點(diǎn)，在微波領(lǐng)域的應(yīng)用很有競(jìng)爭(zhēng)力，特別是在機(jī)載、星載或航天領(lǐng)域中，其體積小、重量輕、可靠性高的特點(diǎn)更加突出，是一種非常有潛力的微波電路模塊（低噪聲放大器、濾波器、移相器等)、甚至需求量越來(lái)越大的T/R組件基板制造技術(shù)。

只是相比于其他類型的基板，還存在工藝采用串形方式，成品率相對(duì)低，制造成本高，以及制造層數(shù)受限制、設(shè)備和工藝條件要求高等問(wèn)題。

三，厚膜與薄膜技術(shù)對(duì)比

1，工藝對(duì)比

厚膜與薄膜技術(shù)工藝及性能特點(diǎn)對(duì)比如下：

2，應(yīng)用對(duì)比

 薄膜技術(shù)的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、化學(xué)、力學(xué)及熱學(xué)性質(zhì)使其在反射涂層、減反涂層、光記錄介質(zhì)、絕緣薄膜、半導(dǎo)體器件、壓電器件、磁記錄介質(zhì)、擴(kuò)散阻擋層、防氧化、防腐蝕涂層、傳感器、顯微機(jī)械、光電器件熱沉等方面具有廣泛的應(yīng)用，其中在光電子器件、薄膜敏感元件、固態(tài)傳感器、薄膜電阻、電膜、電容、混合集成電路、太陽(yáng)能電池、平板顯示器、聲表面波濾波器、磁頭等的方面具有很大的應(yīng)用。

厚膜技術(shù)因其高可靠性和高性能在汽車領(lǐng)域、消費(fèi)電子、通信工程、醫(yī)療設(shè)備、航空航天中具有較多的應(yīng)用，例如：開關(guān)穩(wěn)壓電源電路、視放電路、幀輸出電路、電壓設(shè)定電路、高壓限制電路，飛行器的通信、電視、雷達(dá)、遙感和遙測(cè)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器、電子點(diǎn)火器和燃油噴射系統(tǒng)，磁學(xué)與超導(dǎo)膜式器件、聲表面波器件、膜式敏感器件等的應(yīng)用。

以上是關(guān)于薄膜電路和厚膜電路陶瓷基板的工藝介紹，特點(diǎn)、應(yīng)用等區(qū)別的闡述，更多薄膜電路基板相關(guān)工藝問(wèn)題可以咨詢金瑞欣特種電路。