隨著厚膜電子產(chǎn)品的不斷小型化,厚膜印刷線路的密度也不斷增加,往往要求在基片的兩面進(jìn)行印刷,并將其連接起來(lái)。通常,基片兩面印刷電路的連接是通過(guò)使用焊接電路或線夾繞過(guò)基板的邊緣而實(shí)現(xiàn)的。這種方法需要在基板兩面印刷額外的導(dǎo)體層和絕緣層,這樣不但使制造工藝變得復(fù)雜,而且比較浪費(fèi)空間。比較好的解決方案是在兩面電路需要連接的地方,在基板上鉆通孔進(jìn)行連通。這樣既可以提高產(chǎn)品的集成度,縮小產(chǎn)品體積,減輕產(chǎn)品重量,又可以縮短連線,減少焊接點(diǎn)。從而可縮短生產(chǎn)周期,降低產(chǎn)品成本,提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。
1 厚膜通孔印刷的特點(diǎn)
厚膜通孔印刷是在預(yù)先打好孔的氧化鋁基板上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。這些孔一般是用激光鉆取的,當(dāng)批量比較大時(shí),采用模具孔是非常經(jīng)濟(jì)的。一般來(lái)說(shuō),孔的直徑并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),從0.1mm到1mm不等。一般常用的是0.3到0.6mm,在線路要求功率較大時(shí),有時(shí)也會(huì)使用槽型孔或多孔連接。對(duì)孔的具體要求是,周?chē)鸁o(wú)毛刺,內(nèi)壁光滑。 厚膜通孔印刷的基本技術(shù)要求是在帶孔的基片上進(jìn)行絲網(wǎng)印刷,即在印刷動(dòng)作的同時(shí),在基板的另一面施以真空以使?jié){料通過(guò)通孔而被吸引近孔內(nèi)或到達(dá)下表面。不僅要求印刷出的厚膜圖形邊緣清晰、厚度均勻、表面平整、沒(méi)有明顯的印痕,而且還要求漿料在通孔的周?chē)植季鶆?、光滑且不形成毛刺。印刷完一面,進(jìn)行烘干、燒結(jié)后,再反過(guò)來(lái)印刷另一面,使基片兩面印刷的漿料在孔內(nèi)連通。
2 厚膜通孔印刷的方法
厚膜通孔印刷需要專(zhuān)用的印刷機(jī)。該印刷機(jī)的特點(diǎn)是,它有兩套抽真空系統(tǒng),一套是吸附,即通過(guò)真空的負(fù)壓作用將基片固定在印刷機(jī)臺(tái)面上,不至于使基板在印刷時(shí)發(fā)生移動(dòng);而且在刮刀印刷過(guò)后,使基板能與絲網(wǎng)正確剝離,而不粘附在絲網(wǎng)上。因此,重復(fù)精度高,印刷土星表面光滑、完整。這與常規(guī)的厚膜印刷基本相同,只是因?yàn)槲降慕佑|面積小,所以對(duì)印刷機(jī)臺(tái)面和基板的平整度要求比較高。通常,基板的平整度要求為其長(zhǎng)邊尺寸的±0.15%以內(nèi),才能保證在印刷時(shí)基板被很好的吸附在印刷臺(tái)面上,而不發(fā)生移位。另一套真空系統(tǒng)的作用是吸引,即通過(guò)它將導(dǎo)體料吸進(jìn)通孔內(nèi),使正反面的電路連通。 實(shí)際中,通孔印刷的方案很多??梢酝瑫r(shí)進(jìn)行印刷和真空吸料;也可以先印刷,再進(jìn)行真空吸料;有的只在孔壁上印刷上漿料,或?qū)⒄麄€(gè)小孔塞滿漿料;有的使?jié){料滲透整個(gè)孔,或使?jié){料只流過(guò)孔深的一半多一點(diǎn),等等。 印刷時(shí),漿料的滲透程度受很多因素的影響,如絲網(wǎng)的類(lèi)型和目數(shù)、漿料的粘度、印刷的速率、刮刀的壓力、真空的吸力、真空的持續(xù)時(shí)間以及通過(guò)孔的空氣流速等。如果為了增大漿料對(duì)通孔的滲透程度,可以較小漿料的粘度、刮刀的速度、刮刀的工作角度和絲網(wǎng)的間隙;或者通過(guò)增大刮刀的壓力、真空的吸力、真空的持續(xù)時(shí)間以及通過(guò)孔的空氣流速來(lái)實(shí)現(xiàn)。 根據(jù)基片的尺寸大小、通孔的孔徑、通孔的多少、漿料的粘度等來(lái)設(shè)計(jì)合適的通孔印刷參數(shù)。在日本的DEK—J印刷機(jī)上,通孔的主要印刷參數(shù)常用V1、V2、VE及S1、S2、S3來(lái)表示,V1為一次吸引的時(shí)間延遲,V1結(jié)束后一次吸引的電磁閥打開(kāi);V2為二次吸引的時(shí)間延遲,V2結(jié)束后二次吸引的電磁閥打開(kāi);VE為印刷結(jié)束后吸引的時(shí)間延遲,VE結(jié)束后兩次吸引的電磁閥全部關(guān)閉。S1為V1的起始位置,S2為V2的起始位置,S3為VE的起始位置,分別有1、2、3、4、5五個(gè)數(shù)字來(lái)供選擇,1代表S的起始位置從按“START”健開(kāi)始,2代表S的起始位置從印刷臺(tái)面進(jìn)入開(kāi)始,3代表S的起始位置從刮刀開(kāi)始刮料算起,4代表S的起始位置從刮刀刮料結(jié)束算起,5代表S的起始位置從印刷臺(tái)面返回開(kāi)始。 試印刷時(shí),首先調(diào)整吸引的真空度的大小。真空度不能太大,否則就會(huì)將漿料全部吸引到基片的反面,造成基片反面被漿料污染;而通孔壁上不留漿料,不能達(dá)到正反連通的目的;但真空度太小,就會(huì)使?jié){料覆蓋在孔的上面形成毛刺,而不能將漿料吸引到通孔內(nèi)。因此,必須將它們調(diào)節(jié)到一個(gè)合適的程度。其次調(diào)整V1、V2、VE的大小及S1、S2、S3,尋找出最佳的延時(shí)和起始位置,V1、V2、VE的大小與以下因素有關(guān):印刷速度、真空度的大小、印刷行程、基片的大小、通孔的孔徑、通孔的多少、漿料的粘度等。各種參數(shù)調(diào)整合適后進(jìn)行印刷,烘干、燒結(jié)后,測(cè)量通孔的導(dǎo)通率,若導(dǎo)通率為100%,則進(jìn)行批量印刷;否則,繼續(xù)調(diào)整印刷參數(shù),直止試印刷的通孔導(dǎo)通率為100%后,方可進(jìn)行批量印刷。 因?yàn)楹衲ね子∷⒌淖償?shù)很多,沒(méi)有固定的模式,因此,生產(chǎn)中,需要經(jīng)過(guò)反復(fù)探索尋求最佳的印刷方案。
3 厚膜通孔印刷對(duì)設(shè)備的要求
a)通孔印刷參數(shù)應(yīng)容易設(shè)定,并能保證重復(fù)印刷的精度。 b)直接連接在印刷臺(tái)上的真空泵有時(shí)會(huì)引起空氣湍流,采用獨(dú)立的真空罐與印刷臺(tái)相連接,可有效消除空氣湍流現(xiàn)像,保證每次吸料的穩(wěn)定性。 c)用手動(dòng)閥難以有效的實(shí)現(xiàn)空氣流量的控制,人為因素影響較大,因此應(yīng)使用可編程的電磁閥,這樣可以輕松實(shí)現(xiàn)通孔印刷參數(shù)的設(shè)定和空氣流量的控制。 d)模擬式真空計(jì)指針在空氣湍流中會(huì)發(fā)生抖動(dòng),不易讀數(shù),應(yīng)使用數(shù)字式壓力計(jì),除了裝在印刷臺(tái)上外,獨(dú)立真空罐上也應(yīng)安裝數(shù)字式壓力計(jì)作為真空泵啟動(dòng)器。
4 通孔工藝在批量生產(chǎn)中的應(yīng)用
厚膜通孔印刷工藝在公司用于產(chǎn)品的批量生產(chǎn),導(dǎo)通率均達(dá)到了100%,其典型產(chǎn)品應(yīng)用情況如下: a)印刷產(chǎn)品DC28Q5—1,每片上有26個(gè)孔,其中10個(gè)孔的直徑為Φ1.2mm,16個(gè)孔的直徑為Φ0.4mm,生產(chǎn)批量為630片產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)對(duì)印刷參數(shù)的反復(fù)調(diào)整,燒成后通孔的導(dǎo)通率為100%。 b)印刷SI3225產(chǎn)品,每片上有27個(gè)孔,孔的直徑為Φ0.3mm,通過(guò)調(diào)整通孔印刷參數(shù),導(dǎo)通率達(dá)到了100%。 c)印刷SI3210產(chǎn)品,每片上有21個(gè)孔,孔的直徑為Φ0.3mm,調(diào)整合適的通孔印刷參數(shù)后,導(dǎo)通率達(dá)到了100%。 d)印刷GP0003產(chǎn)品,每片上有354個(gè)孔,孔的直徑為Φ0.8mm,調(diào)整合適的通孔印刷參數(shù)后,導(dǎo)通率達(dá)到了100%。 通過(guò)以上四批產(chǎn)品的批量生產(chǎn),證明該通孔工藝能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要,可以在生產(chǎn)中批量應(yīng)用。 5 結(jié)論
厚膜通孔印刷工藝的試驗(yàn)成功,可以更進(jìn)一步縮小產(chǎn)品體積,提高電路的集成度,也可以在不縮小產(chǎn)品體積的情況下減少單面電路層數(shù),提高產(chǎn)品的可靠性和成品率;在有交叉布線的產(chǎn)品上采用了通孔印刷技術(shù)后,可以取消交叉布線,降低了產(chǎn)品的操作難度,縮短了產(chǎn)品的工藝流程;在電阻印刷時(shí),使用通孔印刷工藝,實(shí)現(xiàn)了同方合并,減少了電阻印刷變數(shù),從而大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
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