Investigation of glasses for application in thick-film photoimageable microresistors

W artykule wyjaśniono wpływ lepkości i napięcia powierzchniowego szkliwa w temperaturze wypalania na kształt ścieżek o szerokości kilku dziesiątek mikrometrów otrzymanych za pomocą nowoczesnych metod takich jak fotoformowanie. Opracowanie w głównej mierze dotyczy mikrorezystorów z powodu znacznej zawartości w nich szkliwa. Opisano problemy występujące w fotoformowalnych pastach światłoczułych, związane z ich nadmiernym rozpływem i wyciekiem szkliwa. Zaproponowano rozwiązanie tych problemów przez zastosowanie szkliw o wysokim napięciu powierzchniowym co pociąga za sobą dużą wartość kąta zwilżania podłoża. Przedstawiono metodę pomiaru kąta zwilżania, którą zastosowano do oceny kilku szkliw opracowanych w ITME. Następnie obliczono teoretyczną szerokość mikrorezystorów po wypaleniu. Stwierdzono, że szkliwa bezołowiowe zastosowane do mikrorezystorów są znacznie mniej podatne na rozpływ podczas wypalania niż szkliwa zawierające tlenek ołowiu, zatem są preferowane do mikrorezystorów.This paper examines the theoretical influence of certain properties of glass exhibited at a firing temperature, like viscosity and surface tension, on the shape of a few tens of microns wide lines, which can be obtained in a state-of-the-art thick film fabrication process i.e. photoimaging. Resistive lines are the main focus of attention because of their high glass content. The major disadvantages of experimental microresistors, like glass bleeding and excessive reflow, are discussed. Solutions to these problems, including glass with a high surface tension and, in consequence, a high wetting angle, are proposed. An experimental method of measuring the wetting angle, which was used to assess the quality of various glasses analyzed at ITME, is shown. The results have proved that lead-free glasses are less affected by excessive reflow than their lead oxide containing counterparts, and therefore are more suitable for microresistors