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厚膜电路的丝网印刷技术

发布时间:2020-02-18 浏览:44次 责任编辑:亿宝莱

  厚膜电路的丝网印刷技术


  丝网印刷作为一种古老的印刷方法,已经广泛应用于中国的电子工业、陶瓷贴花工业和纺织印染工业。随着20世纪60年代电子时代的到来,丝网印刷已经广泛用于制造印刷电路板、厚膜集成电路、太阳能电池、电阻器、电容器、压电元件、光敏元件、热敏元件、液晶显示元件等。特别是20世纪80年代以来,各种新材料和新技术的不断应用,与国外的不断技术交流,以及新型高精度自动化设备的不断发展,极大地提高了丝网印刷技术水平。在下文中,我们将只介绍通过丝网印刷厚膜技术制造厚膜集成电路的技术。



  厚膜集成电路概述


  厚膜集成电路可以大致分为两类:


  半导体集成电路和混合集成电路,混合集成电路可以分为两种类型,一种是薄膜混合集成电路,它是用薄膜技术用真空注入法制造的。另一种是厚膜集成电路,采用丝网印刷厚膜技术制造。


  所谓薄膜是指大约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优点。例如,薄膜技术,不管是有源的还是无源的,都是根据它们各自的技术特征直接加工成集成电路的。然而,目前厚膜技术不能直接将有源元件加工成电路,因此这些元件必须进行焊接,并且直接加工将随着未来研究工作的进展而实现。此外,就成本而言,厚膜比薄膜低得多。与薄膜成型技术制作的电阻和电容相比,丝网印刷法制作的导体和厚膜电阻和电容制作简单,可靠性好,生产设备投资少。


  两种厚膜集成电路的丝网印刷工艺


  2.1陶瓷板


  采用90% ~ 96%氧化铝陶瓷基板是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的材料,具有良好的导电性、机械强度和耐高温性能。制作厚膜时,应注意陶瓷板的材料、尺寸、粗糙度、翘曲、表面缺陷和污染,并应在清洗室内进行超声波清洗。


  2.2泥浆


  导体膏有三种,电阻膏和绝缘膏,一般由贵金属和低熔点玻璃组成。制作泥浆时,应注意泥浆的材质、粘度和膨胀系数。


  用于印刷厚膜电路的浆料含有金、银、铂、钯等。将金属粉末分散在有机树脂粘合剂中以混合成糊状,然后通过丝网印刷板印刷在陶瓷基底上。高温烧制后,有机树脂粘合剂被烧掉,剩下的几乎都是纯贵金属,由于玻璃的作用,它们紧紧地粘结在基底上。该薄膜可用作厚膜电路、厚膜电阻器、厚膜电容器和半导体集成电路的底部金属片。


  (1)作为导电材料的银的电阻非常低,因此有时银-钯和银-钯-铂的混合物也用作导电材料。


  (2)为了在衬底上形成电阻膜,所用的电阻材料主要是金属粉末,如银、金、钯、钹等。


  (3)小电容器的导体和电极通过重叠印刷制造。电极材料主要由铂-金、钯-金、银等组成。


  2.3丝网印刷版的生产


  (1)网框:硬铝及铝合金主要用于印刷厚膜电路的网框。筛框规格一般为100毫米×150毫米和150毫米× 200毫米。筛框形状一般为矩形。


  (2)屏幕:


  印刷厚膜电路的丝网大多采用不锈钢丝网或尼龙丝网。普通电路印刷200 ~ 300目丝网;当需要多层布线或更高精度时,可以使用300目以上的筛网。


  (3)感光胶:由于厚膜电路的丝网印刷需要较厚的墨膜(浆膜),所以需要能够将光膜涂布到20-30μ m厚度的感光胶,但显影后不应出现边缘缺陷。


  2.4厚膜丝网印刷


  集成电路的丝网印刷图像很小,需要很高的印刷精度。因此,印刷机、印版、印刷材料(基底)、油墨等需要高精度。印刷场所还必须保持恒温和除尘。


  刮刀材料一般为硬度为肖氏硬度A 70 ~ A80的聚氨酯橡胶或氟化橡胶。此外,当选择刮刀的形状和硬度时,应该考虑印刷在电路板上的图案的因素。通常,叶片边缘为90°或60°,叶片角度为70°至75°。


  印刷厚膜集成电路的丝网印刷机可分为半自动和全自动两种。半自动丝网印刷机仅手动供应基材,其他过程自动完成。例如,我公司开发的高精度小丝网印刷机印刷精度小于0.01毫米,刮板压力和印刷速度可调,真空工作台X、Y、θ三维精度调节,整机的PLC控制等。各项指标均达到或超过国外同类设备的技术水平。它是国内厚膜集成电路制造商的首选设备。


  2.5厚膜电路的印后加工


  通常,当印刷厚膜电路板时,首先进行导体印刷,然后电阻印刷重复2-3次。有时,可以根据情况以适当的间隔进行玻璃涂层印刷。印刷后,还进行以下加工或处理。

  (1)展平工序:印刷后,将印刷品放置5-7分钟,直至网状图案消失。


  (2)干燥:在约100℃的温度下干燥。


  (3)烧制:在约650-670℃的温度下烧制。该程序非常重要,因此应随时调整炉温以保持适合浆料烧结的温度。


  (4)调整:通过喷砂电路板或用激光调整电阻体来调整电阻值。


  (5)封装:可以保护内部组件。


  2.6厚膜电阻的丝网制造工艺


  厚膜印刷与普通丝网印刷相似,只是厚膜印刷的产品是电路元件,如厚膜电阻和电容。厚膜电阻的精度、电气稳定性和焊接性等技术指标关系到厚膜丝网印刷的质量。如果墨膜厚度稍有变化,产品就不能使用。因此,厚膜电阻厚度的均匀性将直接影响产品的成品率。


  一个普通的厚膜电阻是一个厚度约为20 μ m的立方体。如果厚度被控制为常数,长度与宽度的比值可以用来确定电阻的电阻值。厚膜电阻的纵横比范围从最大10: 1到最小1: 10.对于电阻值相同的印刷油墨(电阻膏),表面电阻只能在10-1/10的范围内变化。要获得超出此范围的电阻值,必须使用不同电阻值的泥浆。