浅谈厚膜混合集成电路的应用及发展

【摘要】本文介绍了厚膜材料，详细的阐述了厚膜混合集成电路的应用，并论述了厚膜混合集成电路的发展。

【关键词】集成电路;发展状况;发展基本要领

引言

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。

1.厚膜材料

厚膜是指在基片上用印刷烧结技术所形成的厚度为几微米到数十微米的膜层。制造这种膜层的材料，称为厚膜材料。厚膜材料是一类涂料或浆料，由一种或几种固体微粒（0.2～10微米）均匀悬浮于载体中而形成。为了便于印刷成形，浆料必须具有合适的粘度和触变性（粘度随外力而改变的性质）。固体微粒是厚膜的组成部分，决定膜的性质和用途。载体在烧结过程中分解逸出。载体至少含有三种成分，树脂或聚合物粘合剂、溶剂和表面活化剂。粘合剂给浆料提供基本的流变特性;溶剂稀释树脂，随后挥发掉，以使印刷图样干涸;活化剂使固体微粒被载体浸润并适当分散于载体中。

按厚膜的性质和用途，所用的浆料有五类：导体、电阻、介质、绝缘和包封浆料。导体浆料用来制造厚膜导体，在厚膜电路中形成互连线、多层布线、微带线、焊接区、厚膜电阻端头、厚膜电容极板和低阻值电阻。焊接区用来焊接或粘贴分立元件、器件和外引线，有时还用来焊接上金属盖，以实现整块基片的包封。厚膜导体的用途各异，尚无一种浆料能满足所有这些用途的要求，所以要用多种导体浆料。对导体浆料的共同要求是电导大、附着牢、抗老化、成本低、易焊接。常用的导体浆料中的金属成分是金或者金-铂、钯-金、钯-银、铂-银和钯-铜-银。在厚膜导体浆料中，除了粒度合适的金属粉或金属有机化合物外，还有粒度和形状都适宜的玻璃粉或金属氧化物，以及悬浮固体微粒的有机载体。玻璃可把金属粉牢固地粘结在基片上，形成厚膜导体。常用无碱玻璃，如硼硅铅玻璃。厚膜电阻是厚膜集成电路中发展最早、制造水平最高的一种厚膜元件，可以制造各种电阻。对厚膜电阻的主要要求是电阻率大、阻值温度系数小、稳定性好。与导体浆料相同，电阻浆料也有三种成分：导体、玻璃和载体。但是，它的导体通常不是金属元素，而是金属元素的化合物，或者是金属元素与其氧化物的复合物。常用的浆料有铂基、钌基和钯基电阻浆料。厚膜介质用来制造微型厚膜电容器。对它的基本要求是介电常数大、损耗角正切值小、绝缘电阻大、耐压高、稳定可靠。介质浆料是由低熔玻璃和陶瓷粉粒均匀地悬浮于有机载体中而制成的。常用的陶瓷是钡、锶、钙的钛酸盐陶瓷。改变玻璃和陶瓷的相对含量或者陶瓷的成分，可以得到具有各种性能的介质厚膜，以满足制造各种厚膜电容器的需要。厚膜绝缘用作多层布线和交叉线的绝缘层。对它的要求是绝缘电阻高、介电常数小，并且线膨胀系数能与其他膜层相匹配。在绝缘浆料中常用的固体粉粒是无碱玻璃和陶瓷粉粒。

2.厚膜混合集成电路的应用

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。

3.厚膜混合集成电路的发展

目前，厚膜混合集成电路也受到巨大竞争威胁。印刷线路板的不断改进追逐着厚膜混合集成电路的发展。在变化迅速和竞争激烈的情况下，必须进一步探索厚膜混合集成电路存在的问题与对应采取的措施：

开发价廉质优的各种新型基板材料、浆料与包封材料，如SIC基板、瓷釉基板、G-10环氧树脂板等，贱金属系浆料、树脂浆料等，高温稳定性良好的包装材料与玻璃低温包封材料等;采用各种新型片式元器件，如微型封装结构器件（SOT），功率微型模压管，大功率晶体管，各种半导体集成电路芯片，各种片式电阻器、电容器、电感器与各种片式可调器件、R网络、C网络、RC网络、二极管网络、三极管网络等;开发应用多层布线、高密度组装和三维电路，向具有单元系统功能的大规模厚膜混合集成电路发展;充分发挥厚膜混合集成电路的特长，继续向多功能、大功率方向发展，并不断改进材料和工艺，进一步提高产品的稳定性和可靠性，降低生产成本，以增强厚膜混合集成电路的生命力和在电子产品市场的竞争能力;在利用厚膜集成技术的基础上，综合运用表面组装技术、薄膜集成技术、半导体微细加工技术和各种特殊加工技术，制备多品种、多功能、高性能、低成本的微型电路，如厚膜微片电路、厚薄膜混合集成电路、厚膜传感器及其它各种新型电路等。

4.结束语

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。各种高新科技的发展和智能产品的出现会进一步刺激知识的进步，技术的突破，而这些的根本，也正是集成电路技术的进步。

参考文献

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