一种控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值的方法

本发明属于电子元器件厚膜电阻，具体涉及一种控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值的方法。

背景技术：

1、厚膜电阻是混合集成电路中重要的元器件，是混合集成电路的基础，也是混合集成电路生产的重要环节。在厚膜电阻的实际生产过程中，会按照实际使用需要设计若干个尺寸不同的厚膜电阻在设计图上，把使用同种方阻厚膜电阻浆料的不同尺寸的厚膜电阻刻蚀在同一张光绘片上，然后再经过制网等步骤后，开始印刷厚膜电阻。在厚膜电阻印刷机一次印刷不同尺寸的厚膜电阻时，不同尺寸的厚膜电阻的印刷湿膜厚度会不同，表现为厚膜电阻尺寸越小，厚膜电阻的湿膜厚度越大，厚膜电阻尺寸越大，厚膜电阻的湿膜厚度越小。这种现象被称为厚膜电阻的尺寸效应。

2、因为厚膜电阻存在尺寸效应，所以当在同一基片上有大量厚膜电阻的印刷过程中，极容易出现尺寸较大的厚膜电阻阻值与设计印刷阻值相比偏大的问题，尺寸较小的厚膜电阻阻值与设计印刷阻值相比偏小的问题。

3、为了解决这个问题，中国专利公开号cn202111018389.9，公开了《一种低尺寸效应的厚膜电阻浆料》，主要是通过调节厚膜电阻浆料中的功能相、玻璃粉、轻烧莫来石、白云石、有机载体和添加剂的比例，来制成一种特殊厚膜电阻浆料，这种厚膜电阻浆料可以有效降低厚膜电阻印刷过程中的尺寸效应，但是这种浆料目前没有进入大批量商用阶段，也没有满足实际工艺生产的1ω、10ω、100ω、1kω、10kω和100kω六种方阻的厚膜电阻浆料，更没有与厚膜电阻浆料实际配套的ag-pd和au导体电极浆料，因此还不能满足目前实际工艺生产的需要。

4、因没有满足实际需要的厚膜电阻浆料，故立足于现实，需要在厚膜电阻的生产过程中进行工艺控制优化。已有的研究表明，厚膜电阻主要受到印刷过程、烧结过程和修调过程的影响，其中决定不同尺寸厚膜电阻的湿膜厚度的是印刷过程，而印刷过程中主要的变量是印刷压力、印刷间隙和印刷速度。所以可以针对不同的印刷压力、印刷间隙和印刷速度进行工艺研究，从而确定在厚膜电阻的印刷过程中尺寸效应最小时的工艺参数。通过前述工艺，控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值，以此来减小厚膜电阻的尺寸效应。

5、传统的生产过程中控制不同尺寸厚膜电阻尺寸效应的方法主要为两点：(1)不考虑尺寸效应，根据经验印刷特定湿膜厚度(一般为湿膜厚在40um)的厚膜电阻。如果烧结后阻值满足设定值的65％-85％，就不考虑尺寸效应，可直接进行生产，后期再通过激光修调调整厚膜电阻；(2)对于高精度要求的电路，通常采取一种尺寸一种浆料一种网板印刷的方式，虽然这种方法基本上消除了尺寸效应，但却耗费了大量时间且成本较高。

技术实现思路

1、本发明主要针对的是厚膜电阻生产过程中单基片上特定尺寸的厚膜电阻尺寸效应过大的问题，可以为控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值提供一种方法，从而能有效降低尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻的尺寸效应，以满足混合集成电路中厚膜电阻高稳定性和一致性的应用需求。

2、因为厚膜电阻存在尺寸效应这种情况，所以本发明从工艺上解决上述问题所采取的技术方案如下：

3、厚膜电阻浆料选取了市场上常见的厚膜电阻浆料，电极导体浆料采取au和ag-pd导体浆料。厚膜电阻浆料和导体浆料进行正交搭配，针对不同的印刷压力、印刷间隙和印刷速度进行递进工艺试验。首先确定尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻湿膜厚度差值最小时的印刷压力；其次保持印刷压力不变，调整印刷间隙，找到在印刷压力固定时，尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的湿膜厚度差值最小的印刷间隙；最后保持已确定的印刷压力和印刷间隙来改变印刷速度，找到尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的湿膜厚度差值最小时的印刷速度。通过这个方法确定尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻尺寸效应最小时的最佳工艺参数。

4、一种控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值的方法，通过选取厚膜电阻浆料和导体浆料，在陶瓷基片上进行印刷，通过改变印刷条件，来调整尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm厚膜电阻湿膜厚度差值。所述的方法主要包含以下的步骤：

5、(1)制作光绘片

6、设计厚膜电阻尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻布满整个方案图。将方案图通过刻蚀步骤刻蚀在光绘片上。

7、(2)制网

8、把40um厚度的感光菲林膜贴在浸润的400目丝网上，在50℃的烘干炉中将其整体烘干，待烘干完成后，在感光菲林膜上依次贴上方案图光绘片，将其整体在真空网板曝光机中曝光，使得光绘片上的电极和电阻布图转移到感光菲林膜上。在完成曝光工序后，用封网胶将丝网四周空隙封住，再将其整体放进50℃烘干炉烘干，时长15min。

9、(3)制备电极

10、选取的电极浆料为au和ag-pd两种，将它们分别印刷在不同的陶瓷基片上，经过15min浆料流平后，再将印刷了电极的陶瓷基片放置于150℃±5℃的链式烘干炉中烘干20min；待烘干完成后，在链式烧结炉中进行空气常压烧结，烧结工艺为850℃标准烧结工艺，烧结总时长为90min。

11、(4)印刷电阻

12、在已经制备好电极的基片上印刷电阻，选择方阻为1ω、10ω、100ω、1kω、10kω和100kω的6种厚膜电阻浆料。将厚膜电阻浆料和导体浆料逐一搭配，再针对不同的印刷压力、印刷间隙和印刷速度进行递进工艺试验。先选取一种方阻的电阻浆料和烧结了导体电极浆料的基片。首先确定尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻湿膜厚度差值最小时的印刷压力；然后保持印刷压力不变，调整印刷间隙，找到在印刷压力固定时，湿膜厚度差值最小的印刷间隙；最后保持已经确定的印刷压力和印刷间隙不变，调整印刷速度，找到湿膜厚度差值最小的印刷速度。通过此方法确定尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻湿膜厚度差值最小时的最佳工艺参数。最终对其余的电阻浆料和电极浆料的配对做重复试验。

13、(5)确定最佳工艺参数

14、进行数据总结，得到不同阻值下的最佳工艺参数。

15、本发明的有益效果是可以通过控制印刷压力、印刷间隙、印刷速度的方法来控制印刷过程中尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻的湿膜厚度，以此来减少厚膜电阻的尺寸效应；并且通过实验，得出一套确切的工艺参数能将尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻湿膜厚度差值控制在4um之内。

技术特征：

1.一种控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种控制单基片特定尺寸厚膜电阻湿膜厚度差值的方法，属于电子元器件厚膜电阻技术领域。设计尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm的厚膜电阻,使用方阻为1Ω‑100kΩ的六种厚膜电阻浆料,搭配Au和Ag‑Pd导体浆料。通过改变印刷条件来监控湿膜厚度的方法来确定印刷参数对特定尺寸的厚膜电阻湿膜厚度和厚膜电阻阻值的影响。通过印刷工艺控制，能将尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm厚膜电阻的湿膜厚度差值控制在4um以内。本发明确定的印刷参数能够有效减小尺寸为0.5mm*0.5mm和1mm*1mm厚膜电阻的尺寸效应。

技术研发人员：兰中文,孙瑞良,廖希异,何万波,刘云,邬传健,孙科,余忠
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5