厚膜电路（Thick film circuits）是通过厚膜浆料的丝网印刷和烧结技术，在陶瓷基板或其它高导热基板上形成厚膜布线、焊区和厚膜电阻，从而制成厚膜电路成膜基板，再采用表面组装技术(SMT)和键合技术，组装半导体芯片和其它片式元件，构成具有一定功能的微电路。

一文了解厚膜陶瓷基板

厚膜电路起源于 20 世纪 50 年代，被认为是最早的微电子技术之一。当时它提供了不同于印刷电路板技术的替代方案，并仍然具有微型化集成电路的能力。到20世纪60年代中期，厚膜电路变得更加流行，应用的也越来越广泛，到1975年，已经生产了数十万个用于微型电位器和高可靠性电路的陶瓷厚膜基板。艾邦建有陶瓷基板产业群，欢迎上下游企业加入微信群，长按识别二维码即可加入。

虽然由于成本考虑，层压电路板经常被使用且效果很好，但在需要更复杂和严苛的应用时，厚膜陶瓷基板更为适用。这些应用要求包括：

● 较长的产品寿命

● 多层设计

● 高密度电路

● 气密封装

● 热导率/耐久性

● 机械强度

● 低介电损耗

● 集成电阻和电容

● 最小或无气体逸出

● 符合RoHS和REACH标准

厚膜电路非常适合在恶劣的环境条件下使用，例如在环境温度范围极端（从150℃到-50℃）或环境湿度极高的情况下。

1. 厚膜基板的组成

厚膜基板主要由两类材料构成：绝缘基板材料和厚膜浆料。厚膜浆料通过丝网印刷并烧结到绝缘基板上，某些导体层还可以进行蚀刻以实现更精细的电路布局。

1) 绝缘基板基板

所用的基板材料具有较高的导热性，并允许在空间有限的情况下实现高密度电路。常见的基板材料包括氧化铝（Al2O3）、氧化铍(BeO)和氮化铝(AlN)等陶瓷材料，但根据应用需求，也可以使用其他材料。

2) 厚膜浆料

厚膜浆料被用于在各种基板材料上制作厚膜电路。厚膜浆料是由金属粉末、玻璃粉、粘合剂、溶剂等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分，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，厚膜浆料被分为导电浆料、电阻浆料和电介质浆料。

2. 厚膜基板的制备方法

制造厚膜电路板的过程包括选择基板材料、将金属浆料通过丝网印刷到基板上并干燥，再通过烧结以获得所需的导电性和机械强度。通过将导体浆料、电阻浆料或介质浆料等材料多次丝网印刷和烧结，可以形成多层互连结构的包含电阻或电容的电路。介电层上的小孔（称为通孔）可以填充金属，用于连接不同层次的电路。

一文了解厚膜陶瓷基板

3. 厚膜基板的优势

引线键合技术：引线键合是集成电路（IC）或其他半导体器件与其封装之间，以及IC与其他电子器件或厚膜电路之间常用的互连解决方案。引线键合技术具有成本效益高和灵活性强的特点，广泛用于组装大多数半导体封装。厚膜材料被特别设计用于高可靠性应用中，并且厚膜基板为引线键合提供了优越的平台。引线键合在薄膜和厚膜上都能很好地工作，然而，由于厚膜比薄膜更厚且更具延展性，因此更适合引线键合。

温度适应性：厚膜电路非常适合在极端冷和热的温度条件下运行，并且能很好地应对频繁的温度循环测试。陶瓷基板材料，如氧化铍（BeO）和氮化铝（AlN），具有出色的导热性和电绝缘性，能够均匀地分散电路中的热量。FR-4和其他传统层压材料无法承受与陶瓷相同的温度范围。

气密设计和零排气：陶瓷材料非常适合用于气密封装，因为厚膜材料在850°C的高温下烧结，这个过程去除了所有有机物的污染物，从而防止了排气现象。这使得厚膜电路特别适用于传感器、空间应用和高真空环境等对排气敏感的领域。

良好的机械强度：厚膜基板具有很高的机械强度和电绝缘性，特别是在设计需要高可靠性的应用中，厚膜材料因其坚固性和对恶劣环境的耐受性而备受青睐。

4. 厚膜陶瓷基板的应用

1) 医疗行业：厚膜基板用于许多医疗设备，包括一些可植入设备。厚膜技术能够制造高度精确的传感器以及发射和接收电路。

2) 航空航天与国防：厚膜技术因其极高的可靠性和耐热循环特性，成为航空航天与国防行业的首选，尤其是在需要承受高G力和振动的环境中。

3) 光电领域：陶瓷基板的光学特性使得厚膜技术可以在某些波长下充当滤光片。此外，气密设计在光电领域至关重要，因为封装内的水分可能改变光学特性。

4) 科学研究：厚膜中使用的贵金属材料在高真空应用中是必需的，科学界经常使用厚膜基板进行各种设计实验。

5) 电信行业：厚膜技术适用于制造高频电路，这些电路在复杂的多层电路和长距离传输中表现出高度的可靠性和坚固性。

6) 工业应用：厚膜电路被广泛应用于极高温度和高振动的环境中，如油井和水井中的钻头传感器。

7) 消费品和家用电器：消费品中的LED和加热元件利用了陶瓷的优越散热性能。

8) 半导体行业：多种半导体产品可以安装在厚膜基板上，并在下一层组装中与厚膜接口。

9) 汽车与交通：厚膜电路因其坚固性而适用于暴露在恶劣温度环境和化学物质中的应用，如燃油/空气混合传感器、压力传感器、发动机和变速箱控制系统以及安全气囊。

来源：CMS Circuits

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