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作者：深圳市微納制造產(chǎn)業(yè)促進會
前文我們介紹了村田制作所貼片式電感的制造工藝——Thick Film Lithography，進而發(fā)現(xiàn)其在低溫共燒陶瓷（LTCC）領域的應用。LTCC的燒結工序制約了鍍膜技術的使用，而Thick Film Lithography Process是目前發(fā)現(xiàn)的極少數(shù)適應高溫燒結金屬化方式的高精度光刻量產(chǎn)工藝路線之一。
那么這項工藝技術有哪些優(yōu)勢，還有哪些應用？我們不妨從它的技術原理和工藝流程開始探究。
“Thick Film Lithography”字面上直譯為“厚膜光刻”或“厚膜光蝕”。事實上，“厚膜光刻”雖然目前應用的領域沒有達到廣泛普及的程度，只是應用于業(yè)內(nèi)前沿產(chǎn)品，但也是業(yè)界熟知的工藝，早在上世紀末，該技術已有針對PDP的商業(yè)化應用，國內(nèi)外已開始相關研究。
研究“厚膜光刻”，當然要從“厚膜”開始。
一、厚膜與薄膜技術
關于薄膜與厚膜技術的介紹與對比，我們在前文有詳細闡述（技術研究 | 薄膜與厚膜技術介紹與對比）。
表：厚膜技術與薄膜技術對比
總而言之，厚膜技術與薄膜技術在部分領域（例如：片式電阻）有一定的替代，但是厚膜技術由于成本、可靠性、高溫性能等方面的優(yōu)勢，在很多產(chǎn)品的制造及相關工藝中無可替代，另外LTCC及HTCC等多層共燒結工藝中，無法應用薄膜技術。
二、厚膜技術的進化
隨著電子電氣行業(yè)微型化發(fā)展，要求厚膜電路組裝密度以及布線的密度不斷地提高，導體線條更細，線間距更窄。但由于絲網(wǎng)印刷的特性，一般無法實現(xiàn)小于50微米（2mil）的圖案，量產(chǎn)的實際水平多數(shù)在100um（4mil）以上。厚膜技術的高精度化，如何用厚膜技術實際50um（2mil）以下的超細布線，已成為極為關鍵的工藝技術進化節(jié)點。
為實現(xiàn)更高的精度，目前最常用的工藝分為三種：
1.采用高網(wǎng)孔率絲網(wǎng)。此工藝的線徑會更細、目數(shù)更高、絲網(wǎng)的開口率更高、細線不易斷線。
2.光刻或光致成圖技術。先燒結成膜，再光刻成圖工藝的材料通常有有機銀漿、薄印銀及無玻璃導體等；先光刻后成膜所采用的漿料因其具有光敏性，可以在經(jīng)過曝光、顯影后直接成圖，省去了光刻膠步驟，且能夠提高導體線條的精度。Thick Film Lithography就是此工藝，也是目前實際在規(guī)模化量產(chǎn)的高精度厚膜燒結工藝技術。
3.微機控制的直接描繪技術。此技術主要是在CAD上進行設計，然后直接在基板上描出厚膜圖形，無需制版、制網(wǎng)，且該工藝下布線的線寬和間距可以精確控制，適合小批量和多品種的生產(chǎn)。
三、厚膜光刻技術
厚膜光刻技術是將光刻技術應用于傳統(tǒng)的厚膜工藝。與傳統(tǒng)的厚膜工藝相比，該技術使圖案能夠形成更精細的分辨、更高精度和平整性，并且與薄膜相比，可以達到同樣的封裝密度水平。
厚膜光刻主要有感光性漿料法和厚膜蝕刻法。
1.感光性漿料法
感光性電極漿料主要是由銀粉、感光性樹脂溶劑、粘合劑、分散劑、穩(wěn)定劑等按一定比例調(diào)和而成。工藝步驟是：
（1）用印刷法將漿料整板均勻地涂在基板上，干燥；
（2）用紫外光進行曝光；
（3）用堿性水溶液顯影；
（4）干燥、燒結。
這種工藝的特點是制作出的電極線質(zhì)量好，線寬可做到小于50um。是目前已知的實現(xiàn)商業(yè)化應用的厚膜光刻技術工藝，也是村田用于生產(chǎn)LTCC器件及電感器小型化的關鍵工藝。
圖：感光性漿料法厚膜光刻
2.厚膜蝕刻法
這種方法與薄膜法幾乎一樣，只是將鍍膜換成了印刷燒結。用印刷法整板印上銀漿，燒結后涂上光刻膠，經(jīng)過曝光、顯影，形成抗蝕圖，然后用一定濃度的硝酸溶液將圖型外的材料腐蝕掉，最后去膠。由于銀漿是在燒結后進行刻蝕的，因而不存在圖形收縮問題，但整板燒結銀漿，將產(chǎn)生應力；用濃硝酸作腐蝕液，環(huán)境污染大應考慮。
圖：厚膜蝕刻法
四、厚膜光刻技術特點
1.技術優(yōu)勢
（1）高精度及高解析度
（2）極高的一致性
（3）優(yōu)異的高溫性工作性能
（4）制程簡單流程短可控度高
（5）有極高的工藝靈活更適用于少量多品類市場
（6）工藝成本低，建設投入小
2.需要優(yōu)化
在厚膜光刻工藝中對感光性漿料存在過度依賴，工藝能否實用化與相應材料的性能不可分割。材料的配套能力影響應用產(chǎn)品的商用化進程。
這項技術的商業(yè)化應用現(xiàn)狀及應用前景如何，我們將在下篇文章闡述。
參考資料：
［1］陳秀敏。厚膜光刻工藝在PDP中的應用［J］。光電子技術，2001，（01）：39-44.
［2］薄膜與厚膜技術介紹與對比
