Mikrosenzory a mikromechanické systémy - Vysoké učení technické ...

Mikrosenzory a mikromechanické systémy 21Suroviny pro tlusté vrstvy jsou k dispozici ve formě tzv. past. Pasty se skládajíz těchto hlavních složek:• funkční fáze, která je tvořena kovovým práškem (Pt, Pd, Ag, Au, atd.) ve vodivýchpastách, kovy a nebo kovovými oxidy (RuO 2 , Bi 2 Ru 2 O 7 ) v odporových pastách, akeramikou a sklem (Al 2 O 3 , BaTiO 3 , skelná frita, aj.) v dielektrických pastách.• anorganické vazební materiály v práškové formě (nízkotavná skla a oxidy – (Al 2 O 3 , WO 3 ,Y 2 O 3 , Bi 2 O 3 , CuO 2 , BaTiO 3 , PbO 2 , B 2 O 3 , SiO 2 , aj.), které vytvářející při výpalu oxidovounebo skelnou vazbu na substrát.• organické pojivové prostředky, které slouží jako tixotropní nosič (pojivo) pro práškovéanorganické složky před vypálením pasty. Jsou tvořeny z těkavých (rozpouštědla) anetěkavých (polymery) organických látek. Tato složka je odstraněna během vypalovacíhoprocesu.• modifikační materiály tvoří malé množství speciálních aditiv (přísad), které řídí chovánípast před a po jejich zpracování.Složení pasty se liší podle funkce vrstvy, kterou má vrstva vykonávat. Pastyrozeznáváme standardní (vodivé, odporové, dielektrické) a speciální (termorezistivní,biocitlivé, piezoelektrické, apod.). Blíže je funkce past a jejich využití v senzorové technicepopsána v níže. V poslední době se objevuje rostoucí tendence k určité jednotnostitlustovrstvých materiálů vhodných pro jednotlivé procesy. Další vývoj směřuje k aplikacímekologických materiálů (např. Ag pasty bez NiO a s obsahem PbO pod 0,1%, Au pasty bezCdO, atd.).Mimo sítotisku se pro nanášení tlustých vrstev ještě používají techniky stříkání (řízenérozprašovací hlavice), namáčení a jiné. Fotocitlivé tlusté vrstvy se nanáší technikou Fodel®(DuPont,[3]), která se skládá z nanesení souvislé tlusté vrstvy obsahující fotocitlivý polymersítotiskem, osvícení ultrafialovým zářením přes šablonu, vyvolání a výpalu.Po natisknutí vrstvy metodou sítotisku na substrát musí být umožněno její slití (tisk přesmřížku vede k vytváření linek od ok sítě). Dále se vrstva před vypálením zasušuje. Tím seodstraní těkavé látky. Požadovaná sušicí teplota závisí na rozpouštědlech a pohybuje se od100°C do 150°C po dobu 5 až 15 minut. Výpal je nejkritičtějším krokem tlustovrstvovétechnologie. Nejdůležitější parametry jsou atmosféra a teplotní profil, který je dán druhempoužité pasty. Běžné pasty se vypalují při teplotě od 600ºC do 1100ºC po dobu 10 minut,typická hodnota je 850°C. U speciálních past např. enzymových, piezoelektrických nebomagnetorezistivních mohou být stanoveny teploty nižší. U těchto past mohou být využitymateriály pro substráty s nižší teplotou tání. Některé z těchto past mohou být využity i propolymerní TLV technologii, u které je vytvrzovací teplota podstatně nižší, obvykle kolem150°C. Vypalování tlustovrstvých past je poměrně složitým procesem, ve kterém jsou v prvnífázi vypálena organická pojiva a rozpouštědla, dále jsou kovové prvky sintrovány, přičemžkeramické a skleněné složky vytvářejí vazbu mezi kovy a substrátem.U vytvářených obvodů se tisknou a vypalují jako první vodiče a spodní elektrodykondenzátorů, a dále následují jednotlivé odporové vrstvy, dielektrikum a horní elektrodykondenzátorů. V některých případech se odporové vrstvy chrání ještě vrstvou ochrannéskloviny. Jestliže není substrát umístěn do kovového nebo keramického pouzdra, jsou na nějpřipojeny vývody a je na něj nanesena ochranná pouzdřící vrstva skloviny. Obecně platízásada, že každá vrstva vyrobená TLV technologií se vytváří tiskem a výpalem, přičemžvýpaly následujících vrstev se provádějí postupně při nižších teplotách. Tiskem a výpalem lzeu rezistorů a kondenzátorů dosáhnout tolerance ±(20 až 30)%. K dosažení užších tolerancí je