厚膜電路（Thick film circuits）是通過厚膜漿料的絲網印刷和燒結技術，在陶瓷基板或其它高導熱基板上形成厚膜布線、焊區和厚膜電阻，從而制成厚膜電路成膜基板，再采用表面組裝技術(SMT)和鍵合技術，組裝半導體芯片和其它片式元件，構成具有一定功能的微電路。
厚膜電路起源于 20 世紀 50 年代，被認為是最早的微電子技術之一。當時它提供了不同于印刷電路板技術的替代方案，并仍然具有微型化集成電路的能力。到20世紀60年代中期，厚膜電路變得更加流行，應用的也越來越廣泛，到1975年，已經生產了數十萬個用于微型電位器和高可靠性電路的陶瓷厚膜基板。艾邦建有陶瓷基板產業群，歡迎上下游企業加入微信群，長按識別二維碼即可加入。
雖然由于成本考慮，層壓電路板經常被使用且效果很好，但在需要更復雜和嚴苛的應用時，厚膜陶瓷基板更為適用。這些應用要求包括：
●?較長的產品壽命
●?多層設計
●?高密度電路
●?氣密封裝
●?熱導率/耐久性
●?機械強度
●?低介電損耗
●?集成電阻和電容
●?最小或無氣體逸出
厚膜電路非常適合在惡劣的環境條件下使用，例如在環境溫度范圍極端（從150℃到-50℃）或環境濕度極高的情況下。
1. 厚膜基板的組成
厚膜基板主要由兩類材料構成：絕緣基板材料和厚膜漿料。厚膜漿料通過絲網印刷并燒結到絕緣基板上，某些導體層還可以進行蝕刻以實現更精細的電路布局。
1) 絕緣基板基板
所用的基板材料具有較高的導熱性，并允許在空間有限的情況下實現高密度電路。常見的基板材料包括氧化鋁（Al2O3）、氧化鈹(BeO)和氮化鋁(AlN)等陶瓷材料，但根據應用需求，也可以使用其他材料。
2) 厚膜漿料
厚膜漿料被用于在各種基板材料上制作厚膜電路。厚膜漿料是由金屬粉末、玻璃粉、粘合劑、溶劑等成分組成的粘性混合物。其中，主體的貴金屬粉末或介質粉末是主要的功能成分，玻璃粉起粘結附等輔助作用。厚膜材料可以作為導體、電阻或絕緣體，這取決于其原材料。根據其功能，厚膜漿料被分為導電漿料、電阻漿料和電介質漿料。
2. 厚膜基板的制備方法
制造厚膜電路板的過程包括選擇基板材料、將金屬漿料通過絲網印刷到基板上并干燥，再通過燒結以獲得所需的導電性和機械強度。通過將導體漿料、電阻漿料或介質漿料等材料多次絲網印刷和燒結，可以形成多層互連結構的包含電阻或電容的電路。介電層上的小孔（稱為通孔）可以填充金屬，用于連接不同層次的電路。
3. 厚膜基板的優勢
引線鍵合技術：引線鍵合是集成電路（IC）或其他半導體器件與其封裝之間，以及IC與其他電子器件或厚膜電路之間常用的互連解決方案。引線鍵合技術具有成本效益高和靈活性強的特點，廣泛用于組裝大多數半導體封裝。厚膜材料被特別設計用于高可靠性應用中，并且厚膜基板為引線鍵合提供了優越的平臺。引線鍵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，因此更適合引線鍵合。
溫度適應性：厚膜電路非常適合在極端冷和熱的溫度條件下運行，并且能很好地應對頻繁的溫度循環測試。陶瓷基板材料，如氧化鈹（BeO）和氮化鋁（AlN），具有出色的導熱性和電絕緣性，能夠均勻地分散電路中的熱量。FR-4和其他傳統層壓材料無法承受與陶瓷相同的溫度范圍。
氣密設計和零排氣：陶瓷材料非常適合用于氣密封裝，因為厚膜材料在850°C的高溫下燒結，這個過程去除了所有有機物的污染物，從而防止了排氣現象。這使得厚膜電路特別適用于傳感器、空間應用和高真空環境等對排氣敏感的領域。
良好的機械強度：厚膜基板具有很高的機械強度和電絕緣性，特別是在設計需要高可靠性的應用中，厚膜材料因其堅固性和對惡劣環境的耐受性而備受青睞。
4.? 厚膜陶瓷基板的應用
1) 醫療行業：厚膜基板用于許多醫療設備，包括一些可植入設備。厚膜技術能夠制造高度精確的傳感器以及發射和接收電路。
2)?航空航天與國防：厚膜技術因其極高的可靠性和耐熱循環特性，成為航空航天與國防行業的首選，尤其是在需要承受高G力和振動的環境中。
3) 光電領域：陶瓷基板的光學特性使得厚膜技術可以在某些波長下充當濾光片。此外，氣密設計在光電領域至關重要，因為封裝內的水分可能改變光學特性。
4) 科學研究：厚膜中使用的貴金屬材料在高真空應用中是必需的，科學界經常使用厚膜基板進行各種設計實驗。
5) 電信行業：厚膜技術適用于制造高頻電路，這些電路在復雜的多層電路和長距離傳輸中表現出高度的可靠性和堅固性。
6) 工業應用：厚膜電路被廣泛應用于極高溫度和高振動的環境中，如油井和水井中的鉆頭傳感器。
7)?消費品和家用電器：消費品中的LED和加熱元件利用了陶瓷的優越散熱性能。
8) 半導體行業：多種半導體產品可以安裝在厚膜基板上，并在下一層組裝中與厚膜接口。
9) 汽車與交通：厚膜電路因其堅固性而適用于暴露在惡劣溫度環境和化學物質中的應用，如燃油/空氣混合傳感器、壓力傳感器、發動機和變速箱控制系統以及安全氣囊。
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原文始發于微信公眾號（艾邦陶瓷展）：一文了解厚膜陶瓷基板
