作者:深圳市微纳制造产业促进会
我们之前的文章介绍了厚膜电路技术和薄膜电路技术的工艺流程、技术对比以及各个领域的技术应用。工艺和材料是相辅相成的,技术工艺的发展离不开材料的改进和创新。
单针对厚膜电路技术,其核心材料厚膜浆料就在电子产品制造过程中,应用的行业领域十分广泛,包括消费电子、汽车、物联网、电信、生物医学、太空和军事等。电子产品的持续进步需要创新的功能材料来制造更小、更薄、更灵活的产品。
厚膜材料分类
厚膜材料的类别包括用于制造电子电路的各种功能性油墨和浆料。这些材料通常通过印刷沉积,厚度在 10 到 20 µm 之间。
厚膜材料是由树脂、玻璃粉、贵金属粉末、附着剂、粘合剂、溶剂或稀释剂等各种原材料成分组成的粘性混合物。其中,主体的贵金属粉末或介质粉末是主要的功能成份,玻璃粉起粘结附等辅助作用。厚膜材料可以作为导体、电阻或绝缘体,这取决于其原材料。根据其功能,厚膜材料被称为导电浆料、电阻浆料和电介质浆料。
图:厚膜浆料体系归类
用于制造厚膜材料的原材料的类型决定了产品的类型和应用。在厚膜材料制造中使用的有机粘结剂和稀释剂统称为“载体体系”,因为它们作为载体将活性元素和粘合剂运输到基底,载体的成份构成会直接影响工艺的施工效果。厚膜材料通常被称为“浆料”,因为它们是糊状材料的形式。这种产品有时也被称为“墨水”或“油墨”。
厚膜材料应用
对于导电应用,导电浆料是通过在基混合物中添加某些导电元素,如贵金属来制造的。用于制造导电浆料体的各种金属有金、铂、银、钯、铜、镍等。
在电阻应用中,金属氧化物和专门的聚合物涂层被添加到基础混合物中以制造电阻浆料。
对于介电或绝缘应用,有各种材料被用作绝缘应用的屏障。用于绝缘应用的厚膜材料也被称为釉上浆料,因为它们可以用来修复损伤。
另一种产品类型称为聚合物厚膜材料,用于生产柔性电路、加热器、印刷电路板和其他应用。厚膜材料用于电路板、电子元件、低温共烧陶瓷(LTCC)、高温共烧陶瓷(HTCC)、传感器、加热器、光伏等具有导电、电阻和绝缘功能的部件。
图:厚膜材料的应用
厚膜材料市场发展
据研究机构BCC Research数据,全球厚膜材料市场将从2021年的149亿美元增长到2026年的210亿美元,2021-2026年的复合年增长率(CAGR)为7.0%。其中,太阳能电池的厚膜材料市场将从2021年的52亿美元增长到2026年的76亿美元,2021-2026年的复合年增长率(CAGR)为7.8%。电子元件的厚膜材料市场将从2021年的27亿美元增长到2026年的37亿美元,2021-2026年的复合年增长率为6.4%。
厚膜浆料新技术趋势——黄光化
随着电子产品小型化的产品进化过程在加速,直接影响整机体积的电子元器件也越发对小型化有更迫切的需求。从二十一世纪的第二个十年开始,如何实现小的线宽线距的制造,已经成为元器件产业的极为重要的课题。由于这一产业的特性,半导体光刻技术无法大范围使用,因此,由行业领军者引导,元器件产业开始寻找属于自己行业的小线宽线距技术。
基于以上原因,在低精度的印刷厚膜技术中引入高精度的光刻技术元素,成为产业的最优选项。厚膜浆料的光刻功能植入(也叫“黄光化”)也成为了这一产业进化过程的起点。
2014年,村田首先披露了自研的融合光刻的新的厚膜电路工艺技术Thick Film Lithography(“厚膜光刻”或“厚膜光蚀”),将多层陶瓷的量产线宽线距率先达到30um以下的超高精度区间,同时获得了更好的电路形貌结构,并以此技术首先量产了最小型号的01005型电感器,也大幅提升了Q值这一电感器核心技术指标。(https://www.murata.com/en-us/products/inductor/chip/library/feature/rf)
做为厚膜工艺的技术核心,引入的光刻功能的厚膜浆料,成为这一技术的最重要环节。因为本身材料的属性,光刻型厚膜浆料(也称感光浆料),对于器件产业的意义和重要程度,相当与半导体制造过程中的“靶材+光刻胶”。下图可以对比引入光刻功能的光刻厚膜浆料与普通印刷厚膜浆料的区别。
光刻厚膜和印刷厚膜的成份比较
成份方面对比,光刻厚膜浆料与印刷厚膜浆料的最大区别是有机载体部分除了印刷属性外,还要具备光刻属性。可以认为光刻厚膜浆料的有机载体,是一个完整个光刻胶体系,具有光刻胶的感光显影等成象特性。而光刻厚膜材料从材料归类上,应属于光刻材料的一个特殊的类别。
从应用方面分析,光刻厚膜浆料专用于量产线宽线距小于30um的电路及相关电路结构。因此,当同一应用类型中,低规格产品一般用印刷厚膜浆料,高技术指标规格的产品类别需要更小的线宽线距则需要用光刻厚膜浆料制造。按功能划分,光刻厚膜浆料与印刷厚膜浆料是一一对应的关系。
综上所述,光刻厚膜浆料是一种近年来发展起来的新兴材料,是光刻胶技术和厚膜金属化浆料技术的交叉技术,也是厚膜电路技术领域高精度升级的重要技术基础。
近几年,整套厚膜光刻工艺技术在国内的导入处于快速上升期,大部分集中于电感器行业。预期未来随着产业的发展对高精度需求的日易增多,厚膜光刻技术将渗透于混合集成电路、SiP、AiP、MEMS、先进封装、传感器、无源集成器件等多个领域。厚膜光刻技术从材料到核心装备的系统国产化进程也将随之进入快车道。
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年市场报告,探索提供了关于厚膜贴片电阻360的视角和见解,突出了该行业的主要成果。这些见解可帮助业务决策者制定更好的业务计划,并做出明智的决策以提高盈利能力。此外,该研究还可以帮助风险企业或私人企业更详细地了解公司,从而做出更明智的
发表于 07-14 11:39
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Q1:薄膜电阻器与厚膜电阻器的老化电阻漂移有何区别?A:薄膜与厚膜的电阻漂移(老化) 薄膜技术电阻器的老化行为或漂移与厚膜技术电阻器不尽相同。正如下文进一步说明的,厚膜并非均质层。此外,对于厚膜来说
发表于 10-11 15:26
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“厚膜光刻”工艺是一种通过厚膜金属化技术(简称“厚膜技术”)与光刻技术相结合,达到高精度、低成本、高效率、高灵活性,并已开始成熟商用化的新型微纳量产制造技术。
发表于 01-17 16:51
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涂魔师3D Inline整体膜厚成像ATO非接触膜厚分析仪,快速检测产品整体涂层厚度分布情况,3D型号的迷你版,一次测厚的面积约A4纸大小。
发表于 03-07 10:37
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功率薄/厚膜电阻是一种电阻产品,可在承受大电流时保持高稳定性能。同时,电阻在运行过程中会产生热量,因此散热需要热管理解决方案。大多数功率膜电阻均采用工业标准IC封装,例如TO-220和TO-247,用于直接安装在散热器上。选择正确的散热器通常可以通过查看数据手册来完成。
发表于 06-02 10:55
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薄膜电阻与厚膜电阻的共同特征在于,通过在耐热基板的表面,涂覆一层薄膜状的电阻材料而形成的电阻元件。薄膜与厚膜最直观的差异就是这层“膜”(导电层)的厚度。厚膜电阻膜的厚度可以是薄膜电阻的上千倍。 但是
发表于 12-15 09:30
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厚膜电阻主要是指采用印刷而成的电阻。薄膜电阻器是用蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成。
发表于 12-21 09:24
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光刻是指利用光学复制的方法把图形印制在光敏记录材料上,然后通过刻蚀的方法将图形转移到晶圆片上来制作电子电路的技术。其中光刻系统被称为光刻机,带有图形的石英板称为掩膜,光敏记录材料被称为光刻胶或抗蚀剂。
发表于 02-08 14:58
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厚膜电阻主要是指采用厚膜工艺印刷而成的电阻。
薄膜电阻器是用蒸发的方法将一定电阻率材料蒸镀于绝缘材料表面制成。
发表于 03-17 16:21
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