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Tecnología de lámina gruesa y lámina delgada
Anderson Julian Vargas Franco, Luis Alberto García Herrera, Ricardo Urrego Gamboa
En los circuitos integrados monolíticos se ha visto que se forman todos los componentes a la
vez en un substrato semiconductor. En la tecnología de película delgada y en la de película
gruesa no ocurre lo mismo. Las resistencias y condensadores de valores pequeños se fabrican en
el substrato, pero las resistencias y los condensadores de valores grandes y algunos circuitos
monolíticos son exteriores al chip y se conectan formando un circuito híbrido. Este tipo de
circuitos tiene la peculiaridad de que no se forman sobre la superficie de un semiconductor sino
que lo hacen sobre un material aislante que puede ser vidrio o un material cerámico.
La técnica de fabricación de películas delgadas consiste en ir haciendo una deposición por
medio de una evaporación al vacío o pulverización catódica. La superficie que contiene el
substrato actúa como el ánodo, y el material que se va depositando por la deposición como
cátodo. Los pasos para el procesamiento de un circuito integrado por tecnología de película
delgada son muy similares a los que se han explicado de los circuitos monolíticos.
En las tecnologías de lámina gruesa o lámina delgada, las pistas, resistencias y condensadores se
imprimen sobre un substrato cerámico y posteriormente se someten a un proceso térmico
denominado quemado (firing) a alta temperatura. Cuando estos circuitos se combinan con SMT,
tenemos lo que normalmente se conoce por circuito híbrido. El microcircuito híbrido podrá ser
encapsulado en metal, material cerámico o plástico, recubierto con una lámina protectora o
podrá no necesitar ningún tipo de encapsulado.[1]
En la tecnología de película gruesa se utiliza un circuito impreso sobre el cual se van a depositar
las resistencias, condensadores, etc. Una de las ventajas de esta tecnología es que resulta más
barata que la de película delgada.
Técnica Lámina gruesa
Se sigue un proceso de Serigrafía, con depósitos de unas 25 micras -15 micras después del
proceso térmico-, seguida de un ciclo térmico de secado y quemado.
Proceso de fabricación de integrados de lámina gruesa
Cada una de las capas se depositan mediante un proceso denominado “screen printing”, el
material que se deposita se denomina tinta o pasta.
La pasta contiene tres componentes:

Fase funcional: que define las propiedades eléctricas de la lámina una vez
quemada.

Pegamento: permite la unión entre la lámina quemada y el substrato.

Aditivo impresión que da las propiedades de impresión.
Para los conductores la fase funcional puede ser oro, plata, cobre, paladio-plata, platino-plata,
paladio-oro o platino-oro. La aleación escogida depende de diversos factores como la
soldabilidad de los cables, especificaciones medioambientales, conductividad eléctrica y coste.
Los conductores basados en metales preciosos se queman en atmósfera de aire mientras que los
basados en cobre se queman en atmósferas de nitrógeno.
Los sistemas de resistencias se forman con cristales dopados con rutenio. Las pastas para
resistencias en la tecnología de lámina gruesa permiten un amplio rango de valores de
resistencias, lo que se consigue variando el nivel de dopado de la pasta.
Los dieléctricos tiene como función aislamiento entre capas y conductor, formación de
condensadores y encapsulados.
El material para el encapsulado debe estar libre de agujeros para pins y debe ser compatible con
el proceso de cortado por láser de las resistencias que están bajo él.
Figura 1. Fabricación de circuitos integrados de lámina gruesa [2]
Figura 2. Circuito integrado de película gruesa [4]
Sustratos:
El sustrato es el soporte donde se monta el circuito electrónico, compuesto por conductores,
dieléctricos, y componentes integrados en el sustrato, o montados. La elección del sustrato
depende de las características térmicas, mecánicas y eléctricas del circuito. La siguiente tabla
muestra algunas de las características de los sustratos más utilizados:
Tabla I. características de algunos sustratos [3]
Técnica Lámina Delgada
Los circuitos integrados de película delgada (thin-film) son circuitos construidos sobre un
substrato de cerámica o de vidrio, en los que los elementos pasivos y las interconexiones de los
distintos elementos se obtienen por técnicas de evaporación al vacío sobre el substrato, y los
elementos activos son montados y soldados sobre éste como unidades independientes:
En este tipo de circuitos, las resistencias se obtienen por condensación, generalmente, de
tantalio o cromo-níquel sobre áreas de geometría determinada. Los condensadores se forman a
partir de dos superficies conductoras separadas por un dieléctrico, que generalmente es óxido de
silicio. Los diodos y transistores son, por lo general, estructuras planares montadas sobre
soportes adecuados, que se unen al circuito mediante soldadura, termocompresión o
ultrasonidos. Los circuitos integrados de película delgada se emplean fundamentalmente en
circuitería analógica, dada la gran precisión con la que se pueden obtener las resistencias
(tolerancias inferiores ± 0,1 % ).
Para la fabricación de de un circuito integrado con el uso de la técnica de lámina delgada se
siguen los siguientes pasos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
El material de partida es una oblea de silicio oxidado.
Remoción de óxido y difusión del colector.
Remoción de óxido y difusión de la base.
Remoción de óxido y difusión del emisor.
Evaporación y fotograbado de un resistor.
Remoción del óxido para los contactos del transistor.
Evaporación del material para las terminales de interconexión, dieléctrico del capacitor
y placa superior.
8. Fotograbado de capacitores y circuitos integrados.
El circuito monolítico combina dispositivos activos difundidos con dispositivos pasivos sobre la
película aislante de óxido de silicio. El circuito monolítico tiene alta densidad de componentes,
gran confiabilidad en los circuitos y buen apariamiento entre las características de componentes
individuales. Hay muchas clasificaciones de los circuitos, particularmente en el campo digital,
para los cuales es aplicable esta técnica, aunque los resistores y capacitores difundidos tienen
grandes tolerancias y valores bajos. Los circuitos PD se fabrican depositando resistores y
capacitores PD sobre el sustrato. Esto permite que los resistores alcancen algunas céntimas de %
del valor requerido
Tabla II. Comparación de las Tecnologías Película Delgada vs. Película Gruesa [4]
Referencias
[1] http://www.angelfire.com/la/SEMICONDUCTORES/cipruev.html
[2]
Circuitos
Híbridos,
Universidad
Antonio
de
Lebrija,
en:www.geocities.ws/curso_tecnologia_electronica/TemasTE2/TE2-T04A.pdf
[3]Circuitos
Híbridos,
Carlos
Valdivia
http://www.acta.es/carlosvaldivia/hibrido.pdf
Miranda,
2002,
Disponible
disponible
[4]http://www.edutecne.utn.edu.ar/microelectronica/02FABRICACION%20DE
%20CIRCUITOS%20INTEGRADOS.pdf
en: