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生产实习课厚薄膜技术班级050912指导教师张显薄厚膜生产实习报告一、引言　集成电路是微电子技术的一个方面，也是它的一个发展阶段。微电子技术主要是微小型电子元件器件组成的电子系统。集成电子则是为了完成电子电路功能，以特定的工艺在单独的基片之上(或之内)形成无源网络并互连有源器件，从而构成的微型电子电路。　随着半导体技术，小型电子元器件及印制板组装技术的进步，电子技术在近年来取得了飞速发展。然而，过多的连线。焊点和接插件严重地阻碍了生产率和可靠性的进一步提高。此外，工作频率和工作速度的提高进一步缩短信号在系统内部的传输延迟时间。所以这些都要求从根本上改革电子系统的结构和组装工艺。　集成电路工艺是把电路所需要的晶体管、二极管、电阻器和电容器等元件用一定工艺方式制作在一小块硅片、玻璃或陶瓷衬底上，再用适当的工艺进行互连，然后封装在一个管壳内，使整个电路的体积大大缩小，引出线和焊接点的数目也大为减少。集成的设想出现在50年代末和60年代初，是采用硅平面技术和薄膜与厚膜技术来实现的。集成电路大体上可分为两大类：半导体集成电路和混合集成电路，而混合集成电路又可分为两种，一种是薄膜混合集成电路，它是应用真空喷射法的薄膜技术制造。另一种是厚膜集成电路，是应用丝网印刷厚膜技术制造。   所谓薄膜是指1 μm左右的膜层厚度，厚膜是指10～25 μm的膜层厚度，无论是薄膜还是厚膜都有各自的优点。比如说，薄膜技术，不论是有源元件还是无源元件都是根据其各自的技术特点直接加工成集成电路。但现在厚膜技术还不能把有源元件直接加工到电路上，因此，只好把这些元件进行焊接，随着今后研究工作的进展是会实现直接加工的。此外，就成本而言，厚膜比薄膜要低得多，利用丝网印刷方法形成导体及厚膜电阻、电容，与用薄膜形成技术制作的电阻、电容器比较，用厚膜技术制造容易，可靠性好，而且所需生产设备投资少。 本次生产实习过程中，我们主要学习厚膜集成电路原理，实际动手实施了厚膜集成电路的工艺，并了解了薄膜集成电路的原理与工艺。厚膜集成电路1、厚膜集成电路简述厚膜混合集成电路是在80年代中期出现的。1945年美国Centralab公司为迫击炮弹近炸引信生产了小型的振荡放大电路，该电路使用陶瓷基片。上面敷设银导体和电阻，再焊上小型电子管，成为厚膜混合电路的雏形。1950年出现了网印电阻、电容片．1959年美国DuPoint公司首先成功制成了金属陶瓷电阻浆料(钯——银系电阻浆料)，同时提出在A1203陶瓷基片上进行印刷的，至此，厚膜混合集成电路已基本定型．也正是从上世纪六十年代开始，厚膜混合集成电路就以其元件参数范围广，精度和稳定度高、电路设计灵活性大、研制生产周期短、适合于多种小批量生产等特点，与半导体集成电路相互补充、相互渗透，业已成为集成电路的一个重要组成部分。广泛应用于电控设备系统中，对电子设备的微型化起到了重要的推动作用。虽然在数字电路方面，半导体集成电路充分发挥了小型化、高可靠性、适合大批量低成本生产的特点，但是厚膜混合集成电路在低噪声电路，高稳定性无源网络，高频线性电路，高精度线性电路，微波电路，高压电路，大功率电路，模数电路混合等许多方面，都保持着优于半导体集成电路的地位和特点。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。然而在过去，由于和工艺技术等各方面的局限，用厚膜工艺生产出来的产品的高频特性远不如薄膜工艺，所以厚膜产品一股用在中低频率。随着电子整机小型、轻量、多功能、高可靠化的要求日趋迫切，厚膜工艺和材料等各方面也朝商密度、大功率、高频化方向发展。人们相继开发了适合微波和RF电路应用的厚膜浆料、基板材料、介质材料和工艺。这些厚膜技术和材料日益成熟，加上厚膜工艺开发周期短，成本低，适合于大批量生产的特点，应用不断扩大。在上世纪90年代迅速发展的共烧陶瓷多芯片组件(MCM--C)，是厚膜技术的延伸与发展，是厚膜陶瓷工艺的体现。MCM--C的基板根据烧成温度的不同，分为高温共烧陶瓷(HTCC)基板和低温共烧陶瓷(LTCC)基板两种．低温共烧陶瓷技术的导体的电阻率较低，介质材料的高频性能好，工艺灵活，能满足各种芯片组装技术的要求，适合于在微波和RF电路应用。厚膜集成电路的特点从上世纪六十年代开始，厚膜混合集成电路就以其元件参数范围广。精度和稳定度高。电路设计灵活性大。研制生产周期短。适合于多种小批量生产等特点，与半导体集成电路相互补充。相互渗透，业已成为集成电路的一个重要组成部分，广泛应用于电控设备系统中，对电子设备的微型化起到了重要的推动作用。　　虽然在数字电路方面，半导体集成电路充分发挥了小型化。高可靠性。适合大批量低成本生产的特点，但是厚膜混合集成电路在许多方面，都保持着优于半导体集成电路的地位和特点：（1）低噪声电路，（2）高稳定性无源网络（3）高频线性电路，（4）高精度线性电路，（5）微波电路,(6)高压电路,(7)大功率电路　　(8)模数电路混合。随着半导体集成电路芯片规模的不断增大，为大规模与厚膜混合集成电路提供了高密度与多功能的外贴元器件。利用厚膜多层布线技术和先进的组装技术进行混合集成，所制成的多功能大规模混合集成电路即为现在和将来的发展方向。一块大规模厚膜混合集成电路可以是一个子系统，甚至是一个全系统。与薄膜混合集成电路相比，厚膜混合集成电路的特点是设计更为灵活、工艺简便、成本低廉，特别适宜于多品种小批量生产。在电性能上，它能耐受较高的电压、更大的功率和较大的电流。厚膜微波集成电路的工作频率可以达到4吉赫以上。它适用于各种电路，特别是消费类和工业类电子产品用的模拟电路。带厚膜网路的基片作为微型印制线路板已得到广泛的应用。厚膜电路的工艺流程根据电路图先划分若干个功能部件图,然后用平面布图方法转化成基片上的平面电路布置图，再用照相制版方法制作出丝网印刷用的厚膜网路模板。厚膜混合集成电路最常用的基片是含量为96％和85％的氧化铝陶瓷；当要求导热性特别好时，则用氧化铍陶瓷。基片的最小厚度为0.25毫米，最经济的尺寸为35×35～50×50毫米。在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷、烧结和调阻。常用的印刷方法是丝网印刷。图一厚膜电路的工艺流程3.1设计及制板HIC的制造工艺首先从印制版图的设计开始．设计人员根据用户提供的原理电路图来设计出HIC用的印制板图。这项工作是应用计算机辅助设计来完成的。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。3.2丝网印刷1、厚膜集成电路丝网印刷工艺（1）基板有氧化铝瓷器、镁橄榄石瓷器、锆英石瓷器、董英石瓷器等。主要使用85%~96%的氧化铝陶瓷基板，是一种以三氧化二铝为主体的材料，有较好的传导性、机械强度和耐高温性。当要求导热性特别好时，则用氧化铍陶瓷。基片的最小厚度为0.25mm，最经济的尺寸为（35mm×35mm）~（50mm×50mm）。在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷（主要是丝网印刷）、烧结和调阻。制作厚膜时应注意陶瓷板的材质、尺寸、粗糙度、翘曲以及表面的缺陷与污染等，并在净化间进行超声波清洗。（2）浆料有导体浆料、电阻浆料和绝缘浆料3种，浆料一般由贵金属和低熔点玻璃组成。制作浆料时要注意浆料的材质、粘度和膨胀系数等。印刷厚膜电路所使用的浆料，其成分有金、银、铂、钯等。上述金属粉末分散在有机树脂粘合剂中调成糊状，然后通过丝网印版印在陶瓷基板上。经高温烧制，有机树脂粘合剂被燃烧掉，剩下的几乎都是纯粹的贵金属，由于玻璃质的作用而密合在基板上。这层膜可作为厚膜线路、厚膜电阻、厚膜电容及半导体集成电路用的底层金属片。用银做导电材料其电阻是很低的，因此有时也使用银—钯、银—钯—铂的混合物做导电材料。为了在基板上形成电阻膜，所用的电阻材料主要是银、金、钯、铙等金属粉末。小型电容器的导电体、电极等是由重叠印刷法制造出来的。电极材料以铂—金、钯—金、银等为主体组成。常用浆料:银钯浆料的组成：导体料中含有的金属粉末，其中或其他合金。无机粘结剂为的无铋、低熔点、低粘度的玻璃陶瓷细粒。金属氧化物，一般占固体含量的，最佳配比为占导体物料、无机粘接剂及金属氧化物总含量的，氧化物在灼烧时与基板材料发生反应，形成尖晶石结构（）。合适的氧化物离子是，要求金属氧化物的粒度能适用于丝网印刷，最好。常用的有机介质有乙酸或丙酸的脂肪醇脂、萜烯类（如萜烯油、松节油）、乙基纤维素溶于松油醇中的溶液，较好的载体是由乙基纤维素及萜烯组成。将上述种物质按一定比例混合，经三辊研轧制成基浆料。可烧结导电浆料中的粘结剂大约在被全部烧去，当温度继续上升，玻璃软化、熔融，金属粉料烧结成膜，与基板有很好的粘结性。烧成膜的厚度为，一般为，膜层略有孔隙。典型的烧成曲线有条。除Ag、Ag-Pd导电浆料外，还有Ag/Pt、Ag/Pt/Pd等贵金属浆料。昆明贵金属研究所厚膜金导电浆料的主要技术指标为：烧结温度：850~950；附着力：热压金丝球焊后，超声铝丝焊接后；分辨率：0.1mm（线宽和间距）；电阻率：3.5-5.0M。这种厚膜导电浆料可制成薄而致密、导电性优良的导体。用于底层、层间，在焊接线采用金丝或硅铝丝的情况下也用于顶层。是适用于厚膜集成电路多层布线等用途的金导电浆料。丝网印版的制作网框：印刷厚膜电路的丝网网框多采用硬铝及铝合金，网框规格一般为100mm×150mm和150mm×200mm。网框形状通常为矩形。丝网印刷厚膜电路的丝网多采用不锈钢丝网或尼龙丝网。一般电路印200~300目丝网；多层布线或要求精度更高时，可采用300目以上的丝网。感光胶：由于厚膜电路丝印要求得到较厚的墨膜(浆料膜)，所以要求使用能将光膜涂至20～30μm厚的感光胶，但显影后不得出现边缘缺陷。首先要选用合适的感光胶。要注意感光胶乳剂的种类、厚度、均衡性。由于厚膜IC网印要求得到较厚的墨膜（浆料膜），所以要求能将网版感光胶涂至20µm~30µm厚度，但显影后要求漏印图形的边缘锐利、陡直，不出现边缘缺陷。因此对工艺操作和材料选择的要求都比较高，一般要注意以下两个问题：（1）要选用高分辨率的感光胶，由于以手工刮胶的方法进行涂布很难达到胶膜厚度的精确和胶膜厚度的均匀性，因此，为保证感光胶膜厚度的一致性和精确性，建议采用感光胶自动涂布装置，涂布后的感光胶层可用自动测膜厚度仪进行监控；（2）要采用直接晒版膜片，它的最大优点是具有极精确的膜片厚度（膜厚误差仅2µm）和极佳的膜厚一致性，以及极容易的工艺操作特性，直接触版膜片有多种规格可供不同客户选择，其膜厚分别为13µm、15µm、18µm、25µm、38µm、50µm、70µm等多种规格，最大厚度可达400µm。不同的膜厚晒版时要求不同的曝光时间，例如膜厚25µm时，一般直接晒版膜片的曝光时间为40s~60s，具防潮效能的直接晒版膜片的曝光时间为50s~75s；而膜厚50µm时，一般直接晒版膜片的曝光时间为110s~120s，具防潮效能的直接晒版膜片的曝光时间为100s~10s。此外，晒版时还要注意图案的位置适中。为了达到厚膜IC印版的高精度，过去通常是将图案用精密绘图机放大10倍，然后用照相法把图案缩回原尺寸（缩1/10，即放大/精缩）。如今可采用电子工程CAD（计算机设计/精密激光光绘）获得印版制作时所需要的精密制版底版。也可以采用在已涂布感光胶或直接晒版膜片上进行图形喷绘或直接以激光扫描（曝光），此种工艺可确保厚膜IC印版的精度，并可彻底摒弃传统网印印版制作中的制版底版（照相软片）。厚膜丝印集成电路的丝网印刷图像是微型的，要求印刷精度高，所以印刷机、印板、承印物(基板)、油墨等都需要高精度，印刷场所也一定要保持恒温，并清除尘埃。刮板材料一般为聚胺脂橡胶或氟化橡胶，硬度为邵氏A70°～A80°。另外，选择刮板的形状及硬度时，应考虑电路板上欲印什么图案这个因素。一般情况下，刮板刃部为90°或60°，刮板角为70°～75°。印刷厚膜集成电路的丝印机有半自动和全自动两类。半自动丝印机只有基板供给是用手工完成的，其它工序自动完成，如信息产业部电子第四十五研究所开发研制的WY-155型、WY-203型等精密丝网印刷机，具有印刷精度小于0.01mm，刮板压力和印刷速度可以调节，真空工作台x、y、θ三维精密调整，整机PLC控制等，各项指标均达到或超过国外同类设备技术水平，是国内厚膜集成电路生产厂家的首选设备。厚膜电路的印后加工一般印刷厚膜电路板，首先进行导体印刷，再反复印刷电阻2～3次，有时根据情况可适当交叉进行玻璃涂层的印刷，在印刷后还要进行下述加工或处理。摊平过程：印刷后将印刷品放置5～7min至网纹消失为止。干燥处理：用100℃左右的温度进行干燥。烧制：用约650～670℃的温度进行烧制。这一道工序非常重要，所以要随时调整炉温，保持适合浆料烧结的温度。调整：调整电阻值，一般采用向电路板喷砂或用激光调整电阻体的方法进行调整。包封：对制成的内接元件起到保护作用。(6)厚膜电阻器丝印制作工艺厚膜印刷与一般丝网印刷相似，只是厚膜印刷的产品是厚膜电阻器、电容器等电路元件。厚膜电阻器的精度、电气稳定性和可焊性等技术指标，与厚膜丝印质量有关，墨膜厚度有微小变化，产品就不能使用。因此，厚膜电阻器膜厚的均匀性将直接影响产品的成品率。普通的厚膜电阻器是厚度约20μm的立方体，如果控制其厚度一定，则可用长宽之比来决定该电阻器的电阻值。厚膜电阻器的长宽比以最大10∶1至最小1∶10，对电阻值相同的印刷油墨(电阻浆料)，其面电阻只能在10～1/10范围内变化。要想获得这一范围以外的电阻值，则必须改用电阻值不同的浆料。厚膜电阻。印墨的使用厚膜IC印墨是将贵金属细粉分散于有机树脂连结料中调成糊状的浆料，其成分有金、银、钯等。通过丝网印版印在陶瓷基板上，经高温烧制，有机树脂连结料被燃烧掉，剩下的几乎都是纯粹的贵金属，由于玻璃质的作用而密合在基板上。这层膜可作为厚膜线路、厚膜电阻、厚膜电容及半导体IC用的底层金属片。厚膜IC印墨一般用银墨做厚膜IC的导电材料，它具有极低的电阻率。有时也使用银/钯，银/钯/铂银混合印墨作导电材料。为了在基板上形成电阻膜，所用的电阻印墨主要是银、金、钯、铑等金属粉末。小型电容器的导电体、电极等是由重叠印刷法制作出来的。电极印墨主要是铂/金、钯/金、银等为主体组成。此外，要注意印墨的溶剂、连结剂的种类。印刷中要注意印墨的粘度、触变性，保证流变性均一分散。印刷技术要点厚膜IC以陶瓷为承印体。其表面坚硬、不吸收印墨，因此不适合其他印刷方式，只有丝网印刷可以顺应承印物的形状，印迹（印墨）较厚，适宜厚膜IC的无源元件加工印刷。IC的丝网印刷图形是微型的，要求印刷精度很高，所以对印刷机、印版、基板、油墨等都需高精度的要求，印刷场所也应保持恒温、恒湿，并保持无尘洁净。印刷工作中最重要的是电阻印刷，印刷干燥后的电阻误差值要保持在±10％以内。所以用手工进行厚膜IC的印刷是无法保证膜厚精度的。厚膜IC印刷应多采用半自动或全自动丝网印刷机，并且要求印刷速度、刮板压力等可调、稳定。刮板材料一般为聚氨酯橡胶或氟化橡胶，硬度为肖氏70°~80°。印刷中要注意刮刀压印速度、方向、刮印角度、压力大小，要保证速度与精度的一致性。要注意承印物（基板）的表面状态、弯曲度、平行度、清洁度、尺寸精度等。在选择刮板的形状及硬度时，还要考虑电路板上欲印什么图案这个因素。一般情况下，刮板刃部为90°或60°。长方形刮板要与承印物呈60°~75°度夹角，正方形刮板与承印物呈45°的夹角。在厚膜印刷IC中，由于厚膜印刷时厚膜电阻、电容等精度、电气稳定性和可焊性等技术指标与厚膜网印质量关系密切，且要求精度很高，墨膜厚度只要微略变化，其产品就要成为次品或报废。因此，厚膜电阻器膜厚的均匀性将直接影响产品的成品率。普通的厚膜电阻器是厚度约20µm的立方体，如果控制其厚度一定，则可用长宽之比来决定该电阻器的电阻值。厚膜电阻器的长宽比以最大10∶1至最小1∶10，对电阻值相同的印刷油墨（电阻浆料），其面电阻只能在10~1/10范围内变化。要想获得这一范围以外的电阻值，则必须改用电阻值不同的浆料。此外，在厚膜电路网印中，印刷质量是成品质量的保证。如印刷缺陷则可能产生次品甚至废品。例如，导体印刷出现中空或针孔缺陷，就会使导线产生凹陷；分辨力低就会使电路产生短路；印刷的墨膜太薄，就会造成导电性差、耐焊性高，而墨膜太厚，则影响电阻和介电体的并存性问题。对于电阻器印刷来说，墨膜太薄，印刷的电阻值就比预定值偏高，而墨膜太厚，不但需要多余的激光调整，并且调整后的稳定性也不好。在介电体印刷中，墨膜太薄，会产生电绝缘性变差，甚至短路的现象等。3.3烧结对印刷、干燥后的厚膜元件加热，在合适的温度下保温一定时间，然后降温，经过烧结过程使其具有一定的电性能。厚膜元件如导体、介质、电阻器和保护层需要逐层印刷、烘干和烧结。印刷电阻器的温度系数由所用材料决定可做到±100x10“以内。通常根据电路的不同需要，印刷、烘干和烧结要经过十多次循环才能完成电路基片的制作。操作步骤：预热炉体：插上插头，接通电源，逆时针调节“手动调节”旋钮到最小，然后将“自动----手动”旋钮调节到手动挡位置，按面板上的绿色圆钮给炉体通电，再逐渐调大“手动调节”旋钮，给炉体加电预热，一般此时的电流应小于10A。设置烧结曲线：按“PRG”键，面板上第一行显示为“00T”，表示设置第00段起始温度，单位为摄氏度，第二行即为预设值。通过控制面板上的上下箭头来调节预设温度，也可按“PRN”键来移动小数点光标来快速修改某位的数值，但修改完后需继续按“PRN”键，直到小数点光标小时该数据才算设定完毕。按“SEL”键，面板第一行显示“00t”，表示设置第00段的运行时间，单位为分钟。第二行即为预设值，可按烧结曲线来修改，方法同上。按“SEL”键，面板第一行显示“00U”，表示调节该段的功率偏置，若工作中实际温度始终大于设定温度，可通过减小U来调节，反之增大U，调节范围为“-50~+50”，一般使用时将其设为零附近即可。按“SEL”键，面板显示“00F”，表示设置当前段功率限幅，调节范围为0~100，可根据升温速度和烧结温度来适当调节，一般低于500℃，可设为80~90；500~1000℃，可设为90；高于1000℃，必须设为100。程序终止段的设定：将该段温度设定为终止温度，其余三个参数（t,U,F）均设为0。当着几个参数均设好后，再按“SEL”键将自动跳回到程序的第00段。例1：导体、电阻烧结工艺曲线为：室温经40min升温至850℃，在850℃保温10min后停止运行，程序参数应设为：段号TtUF00室温40085018501009002850000程序设定好并检查无误后，按“PRG”键，程序自动保存并退回到开机显示菜单中。例2：玻璃烧结工艺曲线为：室温经30min升温至520℃，在850℃保温5min后停止运行，程序参数应设为：段号TtUF00室温3008501520508502520000程序设定好并检查无误后，按“PRG”键，程序自动保存并退回到开机显示菜单中。运行程序：将“手动调节”旋钮调节到最小，然后将“自动----手动”旋钮调到自动挡，按程序控制面板上的“RUN”键，程序开始运行，开始工作。程序运行完后，按红色圆钮，将炉体断电，然后拔掉电源插头。另外，程序运行过程中若需要暂停程序运行，则长按“PRG”约10S，面板上“JF”灯亮，表示程序暂停，仪器将炉体温度控制在该暂停温度附近。注意事项：1、程序设置完毕后，务必将“自动-手动”按钮调到“自动”状态（非常重要）！程序执行后“自动调节”旋钮勿动！2、按“PRN”键来移动小数点一定要按到小数点光标消失该数据才算设定完毕。3.4激光调阻1、引言为了提高厚膜电路的精度，必须进行阻值调整。由于厚膜丝网印刷操作固有的不准确性，基板表面的不均匀及烧结条件的不重复性，厚膜电阻常出现正负误差，如果阻值超过标称值将无法修正，但是一般情况下印制烧成后阻值低于目标值约3O％，所以要通过激光调整到目标值。激光调阻系统及修调技术机理激光修调是把一束聚焦的相干光在微机的控制下定位到工件上，使工件待调部分的膜层气化切除以达到规定参数或阻值。调阻时局部温升使玻璃熔化，气化部分阻值槽边缘受到玻璃覆盖，可填平基体表面被切割的介质。先进的激光修调系统应用了大量的LSI、VLSI模块，以大部分的软件操作代替许多硬件功能。核心部分是通过硬件直接与激光器、光束定位、分步重复及测量等系统相连接。测量系统是采用精密电桥和矩阵组合的无源网络组成。先进的激光修调系统具有多种修调功能，可以修调混合集成电路，厚薄膜电阻网络，电容网络，瓷基薄膜集成元件，还可以修调D／A、A／D转换器的精度，V／F转换器的频率，有源滤波器的零点频率及运放的失调电压等。同时还具有IEEE一488接口，可与其他测试设备作数据传输。先进的激光修调系统主要包括以下几个部分：(1)激光器部分采用氪激励的高频Q开关、Nd—YAG激光器，厚膜修调最小光斑达38,um，脉冲重复频率为500Hz~50kHz。(2)光束定位系统分为线性马达式、开环和闭环检流计式十三种。控制光束在X和Y方向的位置、速度和加速度。缩短了光束定位时间和修调时间，工作效率高。(3)程控衰减系统由多个衰减器组成，以控制在衰减后用于光束游动并进入红外相机的输出信号。(4)修调设定器它直接与激光器、光束定位器、分步重复台及测量系统相联接。它可以通过程序改变Q频率、刻蚀尺寸和改变切割的修调方向，决定阻值变化，而不影响精度。另外还具有自动校正功能，在长期工作时可使修调设定值保持稳定。(5)阻值及电压测定装置采用精密电桥和矩阵组合的测试无源网络，阻值测量精度可达0．02％，测量时间仅3切割图形激光调阻时，电阻体被切割的图形主要有以下几种：(1)单刀切割电阻法如图1所示，1和2两点是激光的路径。第一点是进刀处，第二点是刀1：3结束处，此种刀口用于电阻体小于一个方阻，而且电阻印刷阻值接近目标值的。(2)双刀切割电阻法此刀1：3比较常用，如图2所示，12、3点分别是激光的进出点，激光从第一点进入电阻体，沿1、2、3点切出两条平行线，当阻值达到目标值时激光自动停止。(3)L型刀口切割电阻法此种切法也较常用，它主要用于电阻体大于一个方阻的，长条电阻一般采用此刀口。如图3所示，1，2，3分别是激光的进出路径。(4)交叉对切电阻法这种刀口主要用于电阻体大于两个方阻，而且阻值较低的电阻，如图4所示，1、2、3、4为激光进出电阻体的路径。虚线部分为假设激光的切口，当第四点定下后，激光会根据阻值的大小自动调试。(5)曲线型L刀口的切法这种刀口主要用于特殊要求的电阻，工作中不太常用，图5中的1、2、3分别是激光进入电阻体的路径。(6)曲线型U型刀口的切法这种曲线型刀口主要用于特殊要求的电阻，工作中不常用。图6中的1、2、3点为激光进入电阻体的路径。在实际工作应用中主要是前四种，对于不同的电阻应根据其方数的不同选择不同的刀口。其中双切和L型刀口最为常用，而且调过的阻值稳定性好。4调阻工艺参数不同的调阻机器有不同的参数，当今国际上比较先进的主要有以下几种，现总结并列在下表中。3.5外贴元器件的组装1贴装按基片上焊盘位置印刷焊膏，贴装元件经再流焊焊接。安装引线后完成器件组装。2中测对电路进行功能测试，工艺筛选。3封装根据用户要求，对中测合格的电路做封装处理，封装后模块在防潮和抗腐蚀性方面有很大提高。封装的分类：1、非气密性树脂封装技术（1）单芯片封装单芯片封装分气密性封装型和非气密性封装型两大类：前者包括金属外壳封接型、玻璃封接型(陶瓷盖板或金属盖板)、钎焊(Au/Sn共晶焊料)封接型；后者包括传递模注塑封型、液态树脂封装型、树脂块封装型等。其中传递模注塑封法价格便宜，便于大批量生产，目前采用最为普遍。传递模注塑封技术a.模注树脂成分及特性树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。按树脂分子主链组成分类:按此方法可将树脂分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物。碳链聚合物是指主链全由碳原子构成的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。杂链聚合物是指主链由碳和氧、氮、硫等两种以上元素的原子所构成的聚合物，如聚甲醛、聚酰胺、聚醚等。元素有机聚合物是指主链上不一定含有碳原子，主要由硅、氧、铝、钛、硼、硫、磷等元素的原子构成，如有机硅。b.传递模注工艺过程先将模具预热，将经过微互连的芯片框架插入上下模具中，上模具下降，将芯片框架固定。注塑压头按设定程序下降，树脂料饼经预加热器加热，粘度下降，在注塑压头压力作用下，由料筒经流道，通过浇口分配器进入浇口，最后注入到型腔中。注入中不加压力，待封装树脂基本上填满每个型腔之后再加压力。在加压状态下保持数分钟，树脂聚合而硬化。上模具提升，取出模注好的封装体。切除流道、浇口等不必要的树脂部分。此时树脂聚合仍不充分，特性也不稳定，需要在160~180摄氏度经数小时的高温加热，使聚合反应完结。由于模注时树脂可能从模具的微细间隙流出，故最后还要利用高压水及介质(玻璃粉等)的冲击力，使残留在外引脚表面的树脂溢料(又称毛边、飞边等)剥离。外引脚经过电镀焊料或电镀Sn等处理，以改善引脚的耐蚀性及微互连时焊料与它的浸润性。至此，传递模注封装全部完成。c.模注树脂流速及粘度对Au丝偏移(冲丝)的影响封装树脂在型腔内流动会造成微互连Au丝的偏移(冲丝)。为了减小Au丝偏移，应降低封装树脂的粘度，并控制封装树脂尽量缓慢的在型腔内流动。（2）多芯片封装MCM封装也可按其气密性等级，分为气密封装和非气密封装两大类。非气密封装的代表是树脂封装法，依树脂的加入方式不同，进一步还可分为注型(casting)法、浸渍(dipping)法、滴灌(potting)法及流动浸渍法(粉体涂装法)等；气密性封装包括低熔点玻璃封接法、钎焊封接法、缝焊封接法及激光熔焊法等。封装可靠性与其价格具有明显的关系，可靠性越高则封装价格越贵。树脂封装价格低，但从可靠性角度，特别是耐湿性存在问题，对于可靠性要求高的大型电子计算机等领域，必须采用气密性封装。采用钎焊密封法，可以做到完全的气密性封接，金属性腔体内还可封入氦气、氮气等非活性气体。但这种方法存在焊料与多层布线板上导体层之间的扩散问题，若在高温环境下使用，则耐热性及长期使用的可靠性都不能保证。对可靠性有更高要求的应用，需采用熔焊法。其中之一是缝焊封接(seamweld),但现有缝焊焊机的功率有限，只能焊比较薄(厚度约0.15mm)的金属盖板，不能用于大型MCM。为了能对大型MCM中采用比较厚(0.25~0.5mm)的金属盖板进行熔焊封接，需要采用激光熔焊法。采用缝焊封接时，先用环氧树脂及焊料等粘结剂，将陶瓷布线板支持固定在金属外壳中，而粘结剂在散热性及耐机械冲击性等方面都存在问题。为解决这些问题，可以在陶瓷布线板上，通过银浆料，粘结固定与布线板热膨胀系数基本相等的可伐或Fe/Ni42合金等密封环，并作为激光熔焊时的金属基体。2、气密性封装技术a.钎焊气密封接技术钎焊气密封接是通过钎焊将金属外壳固定在多层布线板上，将IC芯片与外气绝缘。为了利用钎焊实现气密封接的目的，要求焊料与被钎焊材料之间具有良好的浸润性。通常采用Sn63/Pb37焊料。为了钎焊金属封装外壳，需要在多层布线板表面的四周，形成与外壳相匹配、用于钎焊连接的导体图形。该导体图形与焊料间应有良好的浸润性，且与焊料的互扩散尽量小。一般是通过厚膜法，采用Cu浆料印刷。对于氧化铝陶瓷多层共烧基板来说，一般在W导体层上电镀Ni/Au层，以达到良好的浸润性。金属外壳与多层布线板的热膨胀系数一般是不同的，因此对氧化铝布线板来说，最好选用可伐合金外壳。但可伐合金与焊料间的浸润性不好，通常金属外壳也需要电镀Ni/Au或Sn，以改善其浸润性。钎焊封接时，将金属外壳扣在预钎焊的封接图形上，在大约240摄氏度下进行回流焊，此时外壳内的空气会膨胀，因此需要在金属外壳上制作空气向外逃逸用的小孔，而后，在氦气或氮气等非活性气氛中，用共晶焊料对小孔进行封接。钎焊封接的金属外壳封装便于分解、重装，一般可保证在10次以上。因此，这种封接可用做通常气密性封装后半导体元件的初期不良品筛选。钎焊封接中采用助焊剂，焊接过程中产生残渣，清洗助焊剂的三氯乙烷等有机清洗剂破坏臭氧层，不利于环保。b.激光熔焊封接技术激光熔焊适用于大型MCM及外形复杂的MCM，并能保证高可靠性。其工艺过程如下：先在多层布线板的设定位置上，由Ag焊料固定作为熔焊金属基体的焊接环，将金属外壳扣在焊接环上，使两者处于紧密接触状态，用激光束照射密接部位，焊接环及与其密接部位的外壳金属同时熔化，经冷却完成气密封接。由于相同金属间便于熔焊，一般情况下焊接环与外壳都采用可伐合金。激光熔焊封接法仅使焊接环与金属外壳间需要密封连接的部位瞬时达到高温再冷却。不像焊料封接那样，需要使多层布线板达到高温，因此，不必考虑金属外壳内部空气的膨胀问题，不需要在金属外壳上设置气孔。激光熔焊法可以在非活性气氛封接箱内完成气密性封接。对熔焊封接外壳进行拆卸、重装是比较困难的，一般采取的是拆卸、重装焊接环的方式。因此，焊接环的高度一般保持在0.75mm以上，在每一次拆卸、重装过程中，焊接环需要研磨掉约100~200的高度，总共可进行2~3次返修、重装操作。与钎焊封接法相比，激光熔焊法允许的拆卸、返修次数少，故在正式封装前，需要对半导体元件进行老化筛选，以去除初期不良的器件。将无Pb的激光熔焊封接技术和无铅的芯片微互连技术相结合，就可以在完全不必采用Sn-Pb系焊料，实现封装的真正无无铅化。随着集成电路工艺进入深亚微米时代，以金属代替金属铝作为晶圆上互连材料的迫切性越来越大。目前，在0.18微米工艺中，已有一些制造商采用了铜布线，而在0.13微米工艺中，以铜替代铝已是不争的事实。由于封装工艺的金属互连直接与晶圆上的金属互连相接触，并通过它们形成了器件与系统的点通路，因此，晶圆布线材料的变化，将对封装工艺产生深刻的影响。同时，由于芯片的特征尺寸越来越小，对引线键和工艺造成的压力也越来越大，因为要在如此细微的间距中进行引线键和，对于金属引信的尺寸要求和键和方法都是一种考验。因此，采用新的互连方法是唯一的选择。倒装（flipchip）焊或倒扣技术就是一个十分吸引人的选择。所谓的倒扣芯片封装技术，就是讲集成电路芯片的有源区面向基板的互联形式。所以，无论是引线键和还是凸缘键和，只要其芯片有源区面向基板，都称为倒扣芯片技术。从目前国际上对于倒扣芯片封装工艺的研究和应用情况来看，高互联密度、高性能器件的倒扣芯片封装技术，普遍采用以IBMC4技术为基本工艺，并加以一定的改进。这种技术的特点是可以达到相当高的互联密度，若同时采用陶瓷封装工艺的话，其器件的可靠性也很高，但它的价格亦十分昂贵，所以，它主要应用于航天航空工业及军事方面，以及一些对可靠性有特殊要求的场合。另一方面，在一些可靠性要求并不那么高，，芯片的输入/输出端数目也并不太多，但特别强调器件尺寸大小的情况下，在印刷电路板上的直接芯片倒扣封装技术，就显得非常关键，例如在手提电脑、移动通讯等方面。而且，印刷电路板上的芯片直接倒扣封装技术，在应用了底部填充料技术后，其可靠性也有了很大的提高，它在价格方面的优势，使它的应用范围越来越广。所以，倒扣芯片技术也因此可以划分为FCIP(flipchipinpackaging)及FCOB（flipchiponboard）技术。无论哪一种技术，其关键是芯片上凸缘（bump）的制备。4生产实习检测流程本次生产实习的检测部分主要是检测该电路的输入阻抗，电路图如下（电路的大体接法如下，具体引脚标号及元件值可能不是很准确，请大家以黑板上的图为准）该电路的输入阻抗就等于交流源两端的电压（相量）/流过交流源的电流（相量）。所以最终在报告中上交的结果中至少应包括相位与频率的关系，及幅度与频率的关系（阻抗随频率变化）结果大致如下：不同软件得到的图像可能有一定差别，但曲线大体如此。有兴趣的同学还可以仿真无负载时的传递函数等等。（仿真可用Multisim，Orcad等软件）5实验数据及结果1原理电路图参数表标称值精度R1800Ω/4WR2R32.4MR4R52MC1C2100nf2正面导体烧结温度表时间（分钟）实际温度（摄氏度）程序温度0303010899220153156302192234028428850350353604124197046448580503550905386151005706811106007461186248001306258003反面导体烧结温度时间（分钟）实际温度（摄氏度）程序温度030301093946201501533302102134027427750333336603964037043945880480518905165771005526411105837011206127501306411471406696811477507504电阻烧结温度表时间（分钟）实际温度（摄氏度）程序温度030301013113320186188302502534029730050357361604134177047748480505520905465811005766331106116961206588001306858001407098001477298005调阻记录表电阻理论调阻前调阻后R1800Ω3.0M4.0MR22.4M6.3M7.9MR32.4M5.9M6.3MR42M5.6M6.7MR52M5.6M6.8M6玻璃烧结温度表时间（分钟）实际温度（摄氏度）020106920118301684021950270603207037180421904691005071105141205181305205实验电路图薄膜集成电路1薄膜混合电路的综述薄膜集成电路是将整个电路的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件以及它们之间的互连引线，全部用厚度在１微米以下的金属、半导体、金属氧化物、多种金属混合相、合金或绝缘介质薄膜，并通过真空蒸发、溅射和电镀等工艺制成的集成电路。薄膜集成电路中的有源器件，即晶体管有两种材料结构形式：一种是薄膜场效应硫化镉或硒化镉晶体管，另一种是薄膜热电子放大器。更多的实用化的薄膜集成电路采用混合工艺，即用薄膜技术在玻璃、微晶玻璃、镀釉和抛光氧化铝陶瓷基片上制备无源元件和电路元件间的连线，再将集成电路、晶体管、二极管等有源器件的芯片和不使用薄膜工艺制作的功率电阻、大容量的电容器、电感等元件用热压焊接、超声焊接、梁式引线或凸点倒装焊接等方式，就可以组装成一块完整的集成电路。在同一个基片上用蒸发、溅射、电镀等薄膜工艺制成无源网路,并组装上分立的微型元件、器件,外加封装而成的混合集成电路。所装的分立微型元件、器件，可以是微型元件、半导体芯片或单片集成电路。按无源网路中元件参数的集中和分布情况，薄膜集成电路分为集中参数和分布参数两种。前者适用范围从低频到微波波段，后者只适用于微波波段。1.1薄膜混合电路的特点薄膜混合集成电路与厚膜混合集成电路相比较，其薄膜混合电路的特点是所制作的元件参数范围宽、精度高、温度频率特性好，可以工作到毫米微波段。并且集成度较高、尺寸较小。但是所用工艺设备比较昂贵、生产成本比较高。薄膜混合集成电路适用于各种电路，特别是要求精度高、稳定性能好的模拟电路。与其他集成电路相比，它更适合于微波电路。1.1.1薄膜混合电路的制造工艺主要工艺 薄膜混合集成电路所用基片有多种，最常用的是玻璃基片,其次是微晶玻璃和被釉陶瓷基片,有时也用蓝宝石单晶硅基片。为了实现紧密组装和自动化生产，一般使用标准基片。在基片上形成薄膜有多种方法。制造薄膜网路常用物理汽相淀积（PVD)法,有时还有阳极氧化或电镀法。在物理汽相淀积法中，最常用的是蒸发工艺和溅射工艺。这两种工艺都是在真空室中进行的，所以统称为真空成膜法。用这两种方法，可以制造无源网路中的无源元件、互连线、绝缘膜和保护膜。阳极氧化法可以形成介质膜，并能调整电阻膜的阻值。在制造分布参数微波混合集成电路时，用电镀法增加薄膜微带线的厚度，以减少功耗。1.1.2薄膜混合电路的制作材料 　在薄膜电路中主要有四种薄膜：导电、电阻、介质和绝缘薄膜。导电薄膜用作互连线、焊接区和电容器极板。电阻薄膜形成各种微型电阻。介质薄膜是各种微型电容器的介质层。绝缘薄膜用作交叉导体的绝缘和薄膜电路的保护层。各种薄膜的作用不同，所以对它们的要求和使用的材料也不相同。对导电薄膜的要求除了经济性能外，主要是导电率大，附着牢靠，可焊性好和稳定性高。因尚无一种材料能完全满足这些要求，所以必须采用多层结构。常用的是二至四层结构,如铬-金(Cr-Au)、镍铬-金(NiCr-Au)、钛-铂-金(Ti-Pt-Au)、钛-钯-金(Ti-Pd-Au)、钛-铜-金(Ti-Cu-Au)、铬-铜-铬-金(Cr-Cu-Cr-Au)等。微型电容器的极板对导电薄膜的要求略有不同，常用铝或钽作电容器的下极板，铝或金作上极板。对电阻薄膜的主要要求是膜电阻范围宽、温度系数小和稳定性能好。最常用的是铬硅系和钽基系。在铬硅系中有镍-铬(Ni-Cr)、铬-钴(Cr-Co)、镍-铬-硅(Ni-Cr-Si)、铬-硅(Cr-Si)、铬-氧化硅(Cr-SiO)、镍铬-二氧化硅（NiCr－SiO2）。属于钽基系的有钽(Ta)、氮化钽(Ta2N)、钽-铝-氮(Ta－Al－N)、钽-硅(Ta-Si)、钽-氧-氮(Ta-O-N)、钽-硅-氧(Ta-Si-O)等。对介质薄膜要求介电常数大、介电强度高、损耗角正切值小,用得最多的仍是硅系和钽系。即氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO2)、氧化钽(Ta2O5)和它们的双层复合结构：Ta2O5-SiO和Ta2O5-SiO2。有时还用氧化钇(Y2O3)，氧化铪(HfO2)和钛酸钡(BaTiO3)等。为了减小薄膜网路中的寄生效应，绝缘薄膜的介电常数应该很小,因而采用氧化硅(SiO)、二氧化硅(SiO2)、氮化硼(BN)、氮化铝(AlN)、氮化硅(Si3N4)等，适合于微波电路。参考文献厚薄膜混合集成电路及应用，张如明、张经国、韩学鸿，国防工业出版社，1986；厚薄膜混合集成电路设计、制造和应用，郑福元，科学出版社，1984；厚膜集成电路网印应注意的技术问题，杨小健，PrintedCircuitInformation印制电路信息，2009；厚膜混合集成电路的激光修调技术，许永勤，混合微电子技术，2007；烧结温度对厚膜电阻的影响研究，张显、朱耀寰、王海丰，电子器件，2012；厚膜混合集成电路的制造技术与应用，潘瑜，电子元器件应用，2001；薄膜混合电路的制造工艺，吴亚军，薄厚膜电路工艺，薄厚膜电路工艺，2005；