1、 概述： 

       燒結(jié)是制造厚膜混合電路的重要工序之一，亦稱(chēng)燒成。在整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中，發(fā)生有機(jī)粘合劑燃燒，玻璃粉料和材料的熔融、分解、化合等物理化學(xué)變化。厚膜元件及互聯(lián)線(xiàn)的質(zhì)量與燒結(jié)曲線(xiàn)和燒結(jié)氣氛有密切的關(guān)系。 燒結(jié)過(guò)程包括加溫、在峰值溫度下保溫、然后降溫等幾個(gè)階段。燒結(jié)條件也稱(chēng)燒結(jié)規(guī)范，包括升溫速率、峰值溫度、保溫時(shí)間、降溫速率、燒結(jié)氣氛等等。通過(guò)燒結(jié)，固態(tài)物質(zhì)在高溫條件下產(chǎn)生固相反應(yīng)，使顆粒結(jié)成一體，達(dá)到了最大的致密度和強(qiáng)度，并具有了一定的電氣特性。印刷膜在外觀上、構(gòu)造上和性能上都發(fā)生了一系列的變化，為了獲得所需要的性能和良好的再現(xiàn)性，除選用合適的材料外，必須嚴(yán)格控制燒結(jié)條件。

 2、 燒結(jié)曲線(xiàn) 

      燒結(jié)爐中所設(shè)置的燒結(jié)曲線(xiàn)，首先必須保證漿料的要求，峰值溫度必須高于有機(jī)粘合劑燃燒溫度與玻璃的軟化點(diǎn)。峰值燒結(jié)應(yīng)在有機(jī)粘合劑完全燒盡以后才開(kāi)始，否則燃燒氣體將影響燒結(jié)氣氛，不利于厚膜的良好形成。保溫時(shí)間的確定主要考慮使反應(yīng)充分，膜層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，晶粒大小均勻。降溫速率不能過(guò)快，否則溫度梯度太大，膜層內(nèi)部將產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，影響性能的穩(wěn)定性。另外在帶寬較寬的燒結(jié)爐中還要保證各個(gè)溫區(qū)橫向溫度的均勻，溫度偏差在±2℃以?xún)?nèi)。 850℃燒結(jié)曲線(xiàn)是厚膜燒結(jié)中最通用的曲線(xiàn)，以燒結(jié)美國(guó)杜邦公司生產(chǎn)的導(dǎo)體漿料和電阻漿料為例，來(lái)說(shuō)明燒結(jié)曲線(xiàn)的設(shè)置。根據(jù)燒結(jié)周期的不同，杜邦公司生產(chǎn)的導(dǎo)體漿料和電阻漿料可用60分鐘和30分鐘兩種曲線(xiàn)進(jìn)行燒結(jié)。表1中列出了在燒結(jié)爐中設(shè)置兩種850℃燒結(jié)曲線(xiàn)時(shí)要注意的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。 850℃燒結(jié)曲線(xiàn)溫度的關(guān)鍵點(diǎn) 表1 燒結(jié)時(shí)間 升溫速率 峰值溫度 保溫時(shí)間 降溫速率 30分鐘曲線(xiàn) 30分鐘 100℃/分鐘 850±2℃ 10±1 100℃/分鐘 60分鐘曲線(xiàn) 60分鐘 50℃/分鐘 850±2℃ 10±1 50℃/分鐘 整個(gè)燒結(jié)過(guò)程中漿料所發(fā)生的變化為： （一） 區(qū)完成溶劑揮發(fā)； （二） 區(qū)完成聚合物分解、燃燒； （三） 區(qū)玻璃軟化，峰值燒結(jié)開(kāi)始； （四） 區(qū)各組份之間的化合、分散、擴(kuò)散、氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)，粉末顆粒相互粘結(jié)成鏈狀結(jié)構(gòu)或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及顆粒結(jié)晶； （五） 區(qū)玻璃退火，應(yīng)力消除。 

3、 燒結(jié)氣氛： 

      燒結(jié)氣氛的選擇主要是根據(jù)材料本身的性質(zhì)以及對(duì)燒結(jié)膜的性能要求來(lái)決定的。

      燒結(jié)氣氛將影響下列過(guò)程的進(jìn)行：氧化物的還原和分解，經(jīng)氣氛和燒結(jié)材料相互作用而形成穩(wěn)定的與不穩(wěn)定的化合物的出現(xiàn)，雜質(zhì)的去除，通過(guò)氣相的物質(zhì)遷移，表面擴(kuò)散等。氣氛可分為氧化性氣氛、還原性氣氛和中性氣氛三類(lèi)。主要依據(jù)材料本身的氧化—還原反應(yīng)及燒結(jié)時(shí)反應(yīng)機(jī)理對(duì)性能的影響選擇燒結(jié)氣氛。現(xiàn)用杜邦公司的漿料是在氧化性氣氛進(jìn)行燒結(jié)。 

3.1氣流平衡： 燒結(jié)爐中空氣流動(dòng)的方向如圖2所示。

 3.2氣體總量的大小： 燒結(jié)爐中，氣流速度太慢，則除去有機(jī)物的能力太弱；氣流速度太快，則會(huì)在爐中產(chǎn)生湍流，使燒結(jié)曲線(xiàn)不穩(wěn)定。 圖2中：1位進(jìn)口氣簾； 6為出口氣簾，保證爐膛內(nèi)輕微正壓，每小時(shí)流量應(yīng)至少大于進(jìn)出口腔體體積的120倍； 3為排膠區(qū)氣流，與一下六種因素有關(guān)； V∝P×L×A×W×S V=排膠區(qū)所需要的氣體流量 P=印刷漿料面積與基片面積比 L=燒結(jié)爐帶復(fù)合因子即基片面積與單位帶面積比 A=印刷漿料的單位面積所需要的氣體量 W=爐帶寬度 S=帶速 2為進(jìn)口文丘里排氣管； 4為燒結(jié)區(qū)文丘里排氣管 5為燒結(jié)區(qū)氣流，其大小為排膠區(qū)氣流的1.3倍左右。

 3.3氣體質(zhì)量 厚膜漿料的燒結(jié)，必須無(wú)水、無(wú)油而且在清潔的空氣中進(jìn)行。為了保證進(jìn)入燒結(jié)爐的氣體質(zhì)量，必須選擇有無(wú)油處理的空氣壓縮機(jī)，并將壓縮機(jī)的通風(fēng)口選擇在空氣中比較干凈的地方，采用三重過(guò)濾器過(guò)濾空氣，第一個(gè)過(guò)濾器過(guò)濾顆粒尺寸5~25μm，第二個(gè)過(guò)濾器過(guò)濾顆粒尺寸1~5μm，第三個(gè)過(guò)濾器過(guò)濾顆粒尺寸≤1μm，并通過(guò)冷干機(jī)使空氣干燥。

 4、 應(yīng)用后的效果： 

      按上述方法對(duì)燒結(jié)爐的燒結(jié)曲線(xiàn)和燒結(jié)氣氛進(jìn)行設(shè)置后，經(jīng)過(guò)一年多的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)燒結(jié)出的產(chǎn)品一致性和穩(wěn)定性明顯提高，燒結(jié)的產(chǎn)品電性能及外觀不發(fā)生波動(dòng)。使成膜合格率可提高了3%左右。