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浅析厚膜集成电路工艺

浏览次数: 日期:2017年3月24日 13:50

厚膜电路是用丝网印刷和烧结等厚膜工艺在同一基片上制作无源网络,并在其上组装分立的半导体器件芯片或单片集成电路或微型元件,再外加封装而成的混合集成电路。厚膜混合集成电路是一种微型电子功能部件。

I. 电路图形的平面化设计:逻辑设计、电路转换、电路分割、布图设计、平面元件设计、分立元件选择、高频下寄生效应的考虑、大功率下热性能的考虑、小信号下噪声的考虑。

II. 印刷网板的制作:将平面化设计的图形用显影的方法制作在不锈钢或尼龙丝网上。

 

III. 电路基片及浆料的选择:制作厚膜混合集成电路通常选择 96%的氧化铝陶瓷基片(特殊电路可以选择其它基片),浆料一般选择美国杜邦公司、美国电子实验室、日本田中等公司的导带、介质、电阻等浆料。

IV. 丝网印刷:使用印刷机将各种浆料通过制作好电路图形的丝网印刷在基片上。

V. 高温烧结:将印刷好的基片在高温烧结炉中烧结,使浆料与基片间形成良好的熔合和网络互连,并使厚膜电阻的阻值稳定。

VI. 激光调阻:使用厚膜激光调阻机将烧结好的电路基片上印刷厚膜电阻阻值修调到规定的要求。

VII. 表面贴装:使用自动贴装机将外贴的各种元器件和接插件组装在电路基片上,并经再流焊炉完成焊接,包括焊接引出线等。

VIII. 电路测试:将焊接完好的电路在测试台上进行各种功能和性能参数的测试。

IX. 电路封装:将测试合格的电路按要求进行适当的封装。

X. 成品测试:将封装合格的电路进行复测。

A. 耐温高:基片选用陶瓷基板,散热好,应用环境温度可达-55℃~250℃;

B. 体积小:模块内部采用裸芯片贴装,组装密度高达10~100个/cm²,产品体积比传统PCB电路缩小30%~70%;

C. 可靠性强: 内部采用高纯氮气气密性封装,裸芯片的焊接使用邦定工艺,不易产生虚焊、脱焊,比PCB电路焊点减少70%~90%;

D. 电性能佳:内部元器件使用金丝连接,走线短,寄生效应小、噪声小、功耗低、温度漂移小;

E. 耐腐蚀:镀金或陶瓷外壳封,装模块化设计、组装,耐腐蚀,且便于仪器电路故障检查和维修;

 

F. 保密性好:多芯片裸芯封装,形成功能完整的应用SOC模块,仿制难度大,保密性好,有效保护用户的知识产权;

随着技术的发展,厚膜混合集成电路使用范围日益扩大,主要应用于航天电子设备、卫星通信设备、电子计算机、通讯系统、汽车工业、音响设备、微波设备以及家用电器等。由此可见,厚膜混合集成电路业已渗透到许多工业部门。在欧洲,厚膜混合集成电路在计算机中的应用占主要地位,然后才是远程通信、通讯、军工与航空等部门。而在日本,消费类电子产品大量采用厚膜混合集成电路。美国则主要用于宇航、通讯和计算机,其中以通讯所占的比例最高。

★在彩电行业,厚膜电路一般用作功率电路和高压电路,包括开关稳压电源电路、视放电路、帧输出电路、电压设定电路、高压限制电路、伴音电路和梳状滤波器电路等。

 

★在航空和宇航行业,厚膜混合集成电路由于其结构和设计的灵活性、小型化、轻量化、高可靠性、耐冲击和振动、抗辐射等特点,在机载通信、雷达、火力控制系统、导弹制导系统以及卫星和各类宇宙飞行器的通信、电视、雷达、遥感和遥测系统中获得大量应用。

★在军工行业,厚膜电路一般用作高稳定度、高精度、小体积的模块如电源、传感器电路、前置放大电路、功率放大电路等。

★在汽车行业,厚膜电路一般用作发电机电压调节器、电子点火器和燃油喷射系统。

★在计算机工业,厚膜电路一般用于集成存储器、数字处理单元、数据转换器、电源电路、打印装置中的热印字头等。

★在通讯设备中,厚膜混合集成压控振荡器、模块电源、精密网络、有源滤波器、衰减器、线路均衡器、旁音抑制器、话音放大器、高频和中频放大器、接口阻抗变换器、用户接口电路、中继接口电路、二 /四线转换器、自动增益控制器、光信号收发器、激光发生器、微波放大器、微波功率分配器、微波滤波器、宽带微波检波器等。

★在仪器仪表及机床数控行业,厚膜混合集成电路一般用于各种传感器接口电路、电荷放大器、小信号放大器、信号发生器、信号变换器、滤波器、IGBT等功率驱动器、功率放大器、电源变换器等。

★在其它领域,厚膜多层步线技术已成功用于数码显示管的译码、驱动电路,透明厚膜还用于冷阴极放电型、液晶型数码显示管的电极。

  此外,厚膜技术在许多新兴的与电子技术交叉的边缘学科中也具有持续发展的潜力,有关门类有:磁学与超导膜式器件、声表面波器件、膜式敏感器件(热敏、光敏、压敏、气敏、力敏).膜式太阳能电池、集成光路等。

 

 

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