什么是工艺中的薄膜和厚膜?

学术   2024-10-01 18:00   北京  


文章来源:芯学知

原文作者:芯启未来


本文介绍了什么是工艺中的薄膜和厚膜。


相对于块体材料,膜一般为二维材料。薄膜和厚膜从字面上区分,主要是厚度。


薄膜一般厚度为5nm至2.5μm,厚膜一般为2μm至25μm,但厚度并不是区分薄膜和厚膜的标准。


薄膜和厚膜的区别还在于成膜方式。厚膜主要通过丝网印刷、打印和喷涂的方法将导电浆料、介质浆料等转移到基底上,经过固化、高温烧结等工艺形成。薄膜主要通过微纳工艺制备,如电子束蒸发、磁控溅射等。薄膜图形化后,线宽精度可达到纳米,而厚膜线宽只能达到20微米,且线条清晰度不好。同时,薄膜工艺成膜粗糙度一般是2nm以下,而厚膜工艺成膜粗糙度大于20nm以上。


图 薄膜和厚膜的示意图


薄膜工艺精度高、成本高和可小型化,厚膜工艺可承受高功率、成本低,但一致性和精度较差。薄膜材料一般分为导电薄膜和介质薄膜。导电薄膜一般在器件中起到电极、引线和电连接的作用,介质薄膜主要用途为绝缘、钝化和特殊功能,如压电薄膜、压阻、光电、热敏等。


薄膜主要沉积在硅基晶圆和部分非硅基(玻璃、石英)晶圆上,可沉积多层薄膜,实现大规模集成电路或三维机械电子结构。而厚膜主要为单层结构,主要沉积在陶瓷、柔性PI和FR4等PCB基底上。


薄膜和厚膜一般不具有可替代性,在各自领域具有各自的优势。例如,在MLCC、HTCC和其它激光修调厚膜电阻工艺上,厚膜工艺的低成本、高温特性及高功率性能优势,在相关产品上无可替代。而ASIC、MEMS和其它薄膜型分立器件上,薄膜工艺高精度、高可靠性和高一致性等优势,在相关产品中也无法取代。


微电镀属于薄膜还是厚膜?电镀也是镀膜工艺中重要的组成部分,在大部分文章和书籍中,没有把电镀归类薄膜工艺或者厚膜工艺。一般情况,如果电镀用于晶圆级镀膜,利用光刻胶制备电镀模具,成膜厚度低于5μm,我们认为其为薄膜工艺。其它情况,如PCB线路大于5μm,为厚膜工艺。电镀薄膜工艺,在制备RF MEMS开关悬臂梁、TSV、TGV填孔和背金电极等领域有较好的应用。


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编辑:小帅
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