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厚膜電路的絲網印刷技術

發布時間:2020-02-18 瀏覽:100次 責任編輯:億寶萊

  厚膜電路的絲網印刷技術


  絲網印刷作為一種古老的印刷方法,已經廣泛應用于中國的電子工業、陶瓷貼花工業和紡織印染工業。隨著20世紀60年代電子時代的到來,絲網印刷已經廣泛用于制造印刷電路板、厚膜集成電路、太陽能電池、電阻器、電容器、壓電元件、光敏元件、熱敏元件、液晶顯示元件等。特別是20世紀80年代以來,各種新材料和新技術的不斷應用,與國外的不斷技術交流,以及新型高精度自動化設備的不斷發展,極大地提高了絲網印刷技術水平。在下文中,我們將只介紹通過絲網印刷厚膜技術制造厚膜集成電路的技術。



  厚膜集成電路概述


  厚膜集成電路可以大致分為兩類:


  半導體集成電路和混合集成電路,混合集成電路可以分為兩種類型,一種是薄膜混合集成電路,它是用薄膜技術用真空注入法制造的。另一種是厚膜集成電路,采用絲網印刷厚膜技術制造。


  所謂薄膜是指大約1微米的膜厚,而厚膜是指10 ~ 25μ m的膜厚。薄膜和厚膜都有各自的優點。例如,薄膜技術,不管是有源的還是無源的,都是根據它們各自的技術特征直接加工成集成電路的。然而,目前厚膜技術不能直接將有源元件加工成電路,因此這些元件必須進行焊接,并且直接加工將隨著未來研究工作的進展而實現。此外,就成本而言,厚膜比薄膜低得多。與薄膜成型技術制作的電阻和電容相比,絲網印刷法制作的導體和厚膜電阻和電容制作簡單,可靠性好,生產設備投資少。


  兩種厚膜集成電路的絲網印刷工藝


  2.1陶瓷板


  采用90% ~ 96%氧化鋁陶瓷基板是一種以氧化鋁(Al2O3)為主體的材料,具有良好的導電性、機械強度和耐高溫性能。制作厚膜時,應注意陶瓷板的材料、尺寸、粗糙度、翹曲、表面缺陷和污染,并應在清洗室內進行超聲波清洗。


  2.2泥漿


  導體膏有三種,電阻膏和絕緣膏,一般由貴金屬和低熔點玻璃組成。制作泥漿時,應注意泥漿的材質、粘度和膨脹系數。


  用于印刷厚膜電路的漿料含有金、銀、鉑、鈀等。將金屬粉末分散在有機樹脂粘合劑中以混合成糊狀,然后通過絲網印刷板印刷在陶瓷基底上。高溫燒制后,有機樹脂粘合劑被燒掉,剩下的幾乎都是純貴金屬,由于玻璃的作用,它們緊緊地粘結在基底上。該薄膜可用作厚膜電路、厚膜電阻器、厚膜電容器和半導體集成電路的底部金屬片。


  (1)作為導電材料的銀的電阻非常低,因此有時銀-鈀和銀-鈀-鉑的混合物也用作導電材料。


  (2)為了在襯底上形成電阻膜,所用的電阻材料主要是金屬粉末,如銀、金、鈀、鈸等。


  (3)小電容器的導體和電極通過重疊印刷制造。電極材料主要由鉑-金、鈀-金、銀等組成。


  2.3絲網印刷版的生產


  (1)網框:硬鋁及鋁合金主要用于印刷厚膜電路的網框。篩框規格一般為100毫米×150毫米和150毫米× 200毫米。篩框形狀一般為矩形。


  (2)屏幕:


  印刷厚膜電路的絲網大多采用不銹鋼絲網或尼龍絲網。普通電路印刷200 ~ 300目絲網;當需要多層布線或更高精度時,可以使用300目以上的篩網。


  (3)感光膠:由于厚膜電路的絲網印刷需要較厚的墨膜(漿膜),所以需要能夠將光膜涂布到20-30μ m厚度的感光膠,但顯影后不應出現邊緣缺陷。


  2.4厚膜絲網印刷


  集成電路的絲網印刷圖像很小,需要很高的印刷精度。因此,印刷機、印版、印刷材料(基底)、油墨等需要高精度。印刷場所還必須保持恒溫和除塵。


  刮刀材料一般為硬度為肖氏硬度A 70 ~ A80的聚氨酯橡膠或氟化橡膠。此外,當選擇刮刀的形狀和硬度時,應該考慮印刷在電路板上的圖案的因素。通常,葉片邊緣為90°或60°,葉片角度為70°至75°。


  印刷厚膜集成電路的絲網印刷機可分為半自動和全自動兩種。半自動絲網印刷機僅手動供應基材,其他過程自動完成。例如,我公司開發的高精度小絲網印刷機印刷精度小于0.01毫米,刮板壓力和印刷速度可調,真空工作臺X、Y、θ三維精度調節,整機的PLC控制等。各項指標均達到或超過國外同類設備的技術水平。它是國內厚膜集成電路制造商的首選設備。


  2.5厚膜電路的印后加工


  通常,當印刷厚膜電路板時,首先進行導體印刷,然后電阻印刷重復2-3次。有時,可以根據情況以適當的間隔進行玻璃涂層印刷。印刷后,還進行以下加工或處理。

  (1)展平工序:印刷后,將印刷品放置5-7分鐘,直至網狀圖案消失。


  (2)干燥:在約100℃的溫度下干燥。


  (3)燒制:在約650-670℃的溫度下燒制。該程序非常重要,因此應隨時調整爐溫以保持適合漿料燒結的溫度。


  (4)調整:通過噴砂電路板或用激光調整電阻體來調整電阻值。


  (5)封裝:可以保護內部組件。


  2.6厚膜電阻的絲網制造工藝


  厚膜印刷與普通絲網印刷相似,只是厚膜印刷的產品是電路元件,如厚膜電阻和電容。厚膜電阻的精度、電氣穩定性和焊接性等技術指標關系到厚膜絲網印刷的質量。如果墨膜厚度稍有變化,產品就不能使用。因此,厚膜電阻厚度的均勻性將直接影響產品的成品率。


  一個普通的厚膜電阻是一個厚度約為20 μ m的立方體。如果厚度被控制為常數,長度與寬度的比值可以用來確定電阻的電阻值。厚膜電阻的縱橫比范圍從最大10: 1到最小1: 10.對于電阻值相同的印刷油墨(電阻膏),表面電阻只能在10-1/10的范圍內變化。要獲得超出此范圍的電阻值,必須使用不同電阻值的泥漿。


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