发布时间 : 星期三 文章烧结温度对电阻的影响更新完毕开始阅读
第2章 厚膜电阻的工艺流程及导电机理 13
厚膜ＩＣ电路的丝网多采用不锈钢丝网。丝网目数一般电路印刷选用200目到300目，选用网框要注意框架构造、平坦度等。印刷厚膜IC电路的丝网网框多采用硬铝或铝合金，网框大小原则是漏印图形的两倍，以保证漏印图形的精度。 2、网版制作
首先要选用合适的感光胶。要质疑感光胶乳剂的种类、厚度、均横性。要选用高分辨率的感光胶，由于以手工刮胶的方法进行涂布很难达到胶膜厚度的精确和胶膜厚度的均匀性，为保证感光胶膜厚度的一致性和精确性，应采用感光胶自动涂布装置，涂布后的感光胶层可用自动侧膜厚度仪进行监控；采用直接晒版模片，具有极精确的膜片厚度和极佳的膜厚一致性，以及极容易的工艺操作特性； 3、印墨使用
通过丝网印版印在陶瓷基板上的浆料，经高温烧制，有机树脂连接料被燃烧掉，剩下的几乎是金属导体或电阻材料。厚膜IC一般用银墨做导电材料，或银钯，银钯钹等印墨做导电材料。电阻印墨主要是银、金、钯等金属粉末，要注意印墨的溶剂、连接剂的种类，印墨的粘度、触变性，保证流变性均一分散。 4、印刷技术要点
厚膜IC以陶瓷为承印体，其表面坚硬、不吸收印墨，只有丝网印刷可以顺应承印体的形状，印迹较厚，适宜厚膜IC无源元件印刷。IC的丝网印刷图是微型的，要求印刷精度很高，所以对印刷机，印刷、基板、油墨等都需要高精度的要求，印刷场所也应保持恒温、恒湿，并保持无尘洁净。印刷重要注意刮刀的压印速度、方向、刮印角度、压力大小，要保证速度与精度的一致性。要质疑基板的表面状态、弯曲度、平行度、洁净度、尺寸精度等。
2.2导电机理
厚膜电阻是由电阻浆料经印刷和烧结等工序制成的元件，烧成后的电阻器主要由导电相和粘结相组成。粘结相通常为玻璃，它将导电相的颗粒粘结在基板上，使厚膜电阻具有所需的机械性能和电性能;尽管厚膜电阻的组成材料不太多，但 其结构和导电机理到目前为止还未完全弄清楚，因此有必要对其结构和导电机理进行分析和探讨。
通过对厚膜电阻微观结构的分析，我们把厚膜电阻的导电结构看成由许多导
14 烧结温度对厚膜电阻的影响研究
电链的串并联构成;由于厚膜电阻器的导电材料不同，结构和导电机理也有所不同，因此，以厚膜电阻中常用的把一银电阻(Pd一Ag玻璃系)材料为研究对象，来分析其导电机理。 2.2.1钯—银合金导电机理
通过在Pd一Ag电阻材料中适量加人金属Ag改变Pd一Ag合金的结构，从而改变其导电性能。厚膜电阻中的Pd一掩玻璃釉电阻在烧结过 程中，Pd和Ag发生合金化反应，生成Pd一Ag固熔体，其性能与Pd一Ag块状合金类似，但由于仅是部分合金化，其中含有一定量的PdO，所以Pd-Ag合金的电导小，电阻温度特性差;如果在电阻材料中适量加人金属Ag，使其与Pd合金化，则钯银合金的生成将使氧化把颗粒状接触变成部分固熔体的结合，促使了导电网络的形成。这种用附加金属来强化和稳定粒子之间的结合的结果，将使电导增加、噪音降低、温度特性得到改善。难熔化合物的玻璃釉电阻多数是化合物与相应的金属粉末混合来制取的，例如，碳化钨中加人金属钨。
2.2.2氧化钯的半导体导电机理
经过焙烧后的把银电阻膜中的主要导电成分是氧化把和把银合金，其微观结构简图如图1所示。测量表明，Pd一掩玻璃釉电阻本身是一种P型半导体;对PdO的分析也表明氧化把也是P型半导体，因此，可以认为Pd一Ag玻璃釉电阻的导电过程主要受PdO的控制；在氧化把以及类似的金属氧化物半导体中，空穴的形成主要是由于金属离子的空位或氧的过量所造成的，每一个Pd2+空位可设想为形成两个Pd3+的中心以保持电中性，Pd3+迁移到Pd2+位置伴随着空穴的运动，这样，如果掺杂，便可对电阻率产生很大的影响。当引人一价离子Li+时，可以增加Pd3+子十中心的浓度，从而提高空穴载流子浓度，也就提高了电导率;当引人3价或更高价离子，则减少Pd3+中心的浓度，即减少空穴的浓度而使电导率降低，在PdO 中掺杂的影响是明显的。对Pd一Ag玻璃釉电阻也引人Li+和Sb+扩十进行试检，结果电阻R变化达几个数量级，如图2所示为加人Sb对R的影响。
第2章 厚膜电阻的工艺流程及导电机理 15
图1 Pd-Ag厚膜电阻的微观结构
图2 Sb2O3的百分含量对R的影响
2.2.3金属或合金颗粒的接触电阻导电机理
厚膜电阻的电阻体内导电粒子接触电阻的变化对其导电性能有很大影响，接触电阻增大，导电性下降；接触电阻减小，导电性增加。厚膜电阻的电阻体内导电粒子的受力状况对接触电阻有一定的影响，进而对厚膜电阻的阻值、稳定性都产生一定影响。厚膜电阻的导电相、玻璃釉、基片三者的热膨胀系数应尽可能匹配，否则，在膜层中会造成极大的应力，这种应力的存在将严重影响厚膜电阻的阻值及温度系数大小。电阻体内颗粒状导电物质接触，将使接触电阻升高，因而使厚膜电阻的导电性、温度系数和噪音特性变差。我们假想让颗粒之间发生扩散或生成固溶体，使之变成所谓颗粒状接触或近乎均一相的导电链结构，方法是在厚膜电阻材料中添加某种金属进行合金化，熔融重结晶，在烧结过程中通过反应生成第3种中间相组成导电链等。例如，在厚膜电阻体中Pd一Ag合金包围了PdO颗粒，就象用“焊剂”将颗粒“焊合”似的，改善了颗粒的接触状况，从而提高了厚膜电阻的性能，使厚膜电阻的电阻温度系数得到大大改善，降低了噪音。
在介绍的多种导电机理中,隧道势垒模型较为成功,它认为电子在电阻中的
16 烧结温度对厚膜电阻的影响研究
传导由隧道过程决定,有关的电特性都可由隧道过程给出,较合理的解释了多种实验现象,如厚膜电阻的温度特性,电场特性,热电效应等。同早期导电模型相比,隧道势垒模型和钌基厚膜电阻的微结构较为接近。那么下面着重介绍随道势垒模型。
2.2.4隧道效应导电机理
隧道效应导电机理的微观结构模型认为，导电颗粒(PdO等)及其凝聚体在玻璃中形成许多互连的导电链而构成复杂的三维导电网络，而导电链又是由许多互相接触的或被玻璃层隔开的导电颗粒组成，这些颗粒之间的隧道效应导电机理在 很大程度上决定了厚膜电阻器的阻值和导电性能。图3为厚膜电阻导电链的局部结构示意图，由图可知，沿导电链的单结电阻可以看成是由导电颗粒的电阻R二和颗粒之间的势垒电阻R、构成，在一般情况下，整个厚膜电阻器的特性主要取决于单结电阻的特性。
1玻璃 2金属氧化物 3玻璃薄层
图3 厚膜电阻导电链结构示意图
由以上可知厚膜电阻的微观结构和导电过程是很复杂的，他受到多种因素和制造技术（特别是烧成条件）的影响。因此，本节讨论的几种机理只是从不同角度出发进行定性的分析，尽管这几种理论对于实际生产和试验中出现的某些现象还不能完全进行解释，但不外乎是以上一种或几种理论的组合；从而为我们进一步理解厚膜电阻的导电过程提供了很大的帮助。