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絲網印刷—電子陶瓷產品生產中的自動化技術

簡介在電子領域中被應用於印刷線路板、厚膜積體電路、太陽能電池、電阻、電容、壓電元件、光敏元件、熱敏元件、液晶顯示元件等製造中,並在實踐中與各種新型材料和高精度自動化新裝置進行適配,提高了現如今絲網印刷技術的工藝製造水平

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現代微電子封裝尤其是電子陶瓷封裝對基板的印刷圖形解析度以及印刷質量的要求越來越高,再加上電子器件的小型化、輕量化、功率化、陶瓷的金屬化要求,促使電子封裝技術向高整合度、高封裝密度的方向發展,並要求電路中導體線條和線間距越來越小、解析度越來越高。

在上述背景下,絲網印刷在電子陶瓷產品的生產過程中已成為一項極為重要的工藝手段,例如厚膜陶瓷(TFC)、低溫共燒陶瓷(LTCC)、高溫共燒陶瓷(HTCC)、片式多層瓷介電容器(MLCC)等,在生產過程中都大量採用了絲網印刷工藝。

絲網印刷—電子陶瓷產品生產中的自動化技術

1.什麼是絲網印刷技術?

絲網印刷

是一種很傳統的印刷方法,在我國電子工業、陶瓷貼花工業、紡織印染行業都有很廣泛的應用。該技術的基本原理是絲網印版的部分網孔能夠透過漿料,其餘部分網孔被堵死,不能透過漿料,在基片上形成空白。

在電子領域中被應用於印刷線路板、厚膜積體電路、太陽能電池、電阻、電容、壓電元件、光敏元件、熱敏元件、液晶顯示元件等製造中

,並在實踐中與各種新型材料和高精度自動化新裝置進行適配,提高了現如今絲網印刷技術的工藝製造水平。

2.絲網印刷工藝的特點

(1)可以適用於不同形狀、不同面積、不同材料的印刷,例如,可以用於平面,也可用於形狀特殊的凹凸體,在玻璃、陶瓷、塑膠等材料上均適用。

(2)絲網印刷版面柔軟,富有彈性,所以不僅能在柔軟的薄面體上進行印刷,也可在易碎的脆性物體上進行。

(3)印刷層的厚度容易調節,立體感強。

(4)適用於各種不同的漿料印刷。

(5)絲網印刷裝置成本低,容易形成規模化生產。

3.絲網印刷技術在積體電路中的應用

積體電路大體可分為兩大類:半導體積體電路和混合積體電路,而後者又可分為薄膜混合積體電路和厚膜積體電路。其中薄膜積體電路是應用真空噴射法的薄膜技術製造,

厚膜積體電路則是應用絲網印刷厚膜技術製造

絲網印刷—電子陶瓷產品生產中的自動化技術

圖。 陶瓷厚膜電路絲印機 via億寶萊印刷裝置

積體電路的絲網印刷影象是微型的,要求印刷精度高,所以印刷機、印版、承印物(基板)、油墨等都需要高精度,印刷場所也一定要保持恆溫,並清除塵埃。

4.厚膜積體電路中的絲網印刷工藝材料

(1)絲網印刷製版

絲網印刷製版是基礎,在製版中使用的材料很多,工序很多,主要包括以下幾項:

①絲網:

主要材料之一,常用的尼龍絲網和聚酯絲網由於拉伸度較大,印刷圖形精度差,厚度均勻性較難控制等因素影響,故不適用於質量較高的網印產品。而不鏽鋼網具有線徑均勻、網紗厚度一致、拉伸度小、過墨性好的特徵,因而印刷的圖形質量較高,適應性廣,適用於電子行業的導體印刷。

絲網的目數、絲徑、開口尺寸等引數對絲網印刷的質量有很大的影響。

②繃網:

一般網框選擇鋁框,繃網工序直接影響製版的質量,繃網的質量要點是控制好張力。

繃網時絲網要有一定的張力,張力需要均勻。繃網張力太大,容易使絲網變形或撕破。繃網張力太小,絲網鬆軟,印刷模糊,膜的厚度薄。在繃網過程中,應隨時使用張力計測量絲網的張力,達到標準張力時應停止給力,使張力傳遞得均勻。

③感光膠:

絲印製版對感光膠材料的主要要求是製版效能好,易於塗布,有確定的感光光譜範圍(紫外線),顯影效能好,解析度高。感光膠的主要成分是成膜劑、感光劑和助劑。

④刮板材料:

刮板材料一般為聚氨酯橡膠或氟化橡膠,硬度為邵氏A70°~A80°。另外,選擇刮板的形狀及硬度時,應考慮電路板上要印什麼圖案這個因素。一般情況下,刮板刃部為90°或60°,刮板角為70°~75°。

(2)陶瓷板:

目前,研究應用最成熟的陶瓷基片材料是氧化鋁陶瓷基板,是一種以氧化鋁(Al2O3)為主體的材料,有較好的傳導性、機械強度和耐高溫性。市面上也有氮化鋁、氧化鈹、碳化矽、氮化硼等材質的陶瓷基板。

製作厚膜時應注意陶瓷板的材質、尺寸、粗糙度、翹曲以及表面的缺陷與汙染等,並在淨化間進行超聲波清洗。

(3)漿料:

有導體漿料、電阻漿料和絕緣漿料三種,漿料一般由貴金屬和低熔點玻璃組成。製作漿料時要注意漿料的材質、粘度和膨脹係數等。印刷厚膜電路所使用的漿料,其成分有金、銀、鉑、鈀等。

上述金屬粉末分散在有機樹脂粘合劑中調成糊狀,然後透過絲網印版印在陶瓷基板上。經高溫燒製,有機樹脂粘合劑被燃燒掉,剩下的幾乎都是純粹的貴金屬,由於玻璃質的作用而密合在基板上。這層膜可作為厚膜線路、厚膜電阻、厚膜電容及半導體積體電路用的底層金屬片。

5.絲網印後加工

一般印刷電路板,首先進行導體印刷,再反覆印刷電阻2~3次,有時根據情況適當交叉進行玻璃塗層的印刷,在印刷後還要進行下述加工或處理:

(1)攤平過程:印刷後將印製品放置5~7分鐘至網紋消失為止;

(2)乾燥處理:用100℃左右的溫度進行乾燥;

(3)燒製:用約650~670℃的溫度進行燒製。這一道工序非常重要,所以要隨時調整爐溫,保持適合漿料燒結的溫度;

(4)調整:調整電阻值,一般採用向電路板噴砂或用鐳射調整電阻體的方法進行調整;

(5)包封:對製成的內接元件起到保護作用。

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