厚膜集成电路丝网印刷工艺技术1

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1、觸陕西国防工业职业技术学院SXIT薄膜电路工艺班级电子5071姓名张盈学号11指导老师张喜凤厚膜集成电路丝网印刷工艺技术张盈(陕西省 西安市 户县 陕西国防工业职业技术学院)摘 要：重点介绍了厚膜集成电路的丝网印刷工艺技术和影响印刷质量因素，并以厚膜电阻器为例，简述其制作工艺过程，以及丝网印刷缺陷对厚膜电路的影响。关键词：厚膜集成电路 厚膜丝印 厚膜电阻器 丝印缺陷前言丝网印刷作为一种古老的印刷方法，在我国电子工业、陶瓷贴花工业、纺织印染行业 得到广泛的应用。随着 60 年代电子时代的到来，丝网印刷被广泛地应用于印刷线路板、厚 膜集成电路、太阳能电池、电阻、电容、压电元件、光敏元件、热敏元件、

2、液晶显示元件等 等的制造中，特别是进入 80 年代以来，各种新型材料和新技术的不断应用，与国外不断开 展的技术交流，以及高精密自动化新设备的不断发展，大大提高了丝网印刷技术水平。下面 仅介绍采用丝网印刷厚膜技术，制作厚膜集成电路的工艺技术。1 集成电路概述集成电路大体上可分为两大类： 半导体集成电路和混合集成电路，而混合集成电路又 可分为两种，一种是薄膜混合集成电路，它是应用真空喷射法的薄膜技术制造。另一种是厚 膜集成电路，是应用丝网印刷厚膜技术制造。所谓薄膜是指1 M m左右的膜层厚度，厚膜是指1025 p m的膜层厚度，无论是薄膜 还是厚膜都有各自的优点。比如说，薄膜技术，不论是有源元件还

3、是无源元件都是根据其各 自的技术特点直接加工成集成电路。但现在厚膜技术还不能把有源元件直接加工到电路上， 因此，只好把这些元件进行焊接，随着今后研究工作的进展是会实现直接加工的。此外，就 成本而言，厚膜比薄膜要低得多，利用丝网印刷方法形成导体及厚膜电阻、电容，与用薄膜 形成技术制作的电阻、电容器比较，用厚膜技术制造容易，可靠性好，而且所需生产设备投 资少。2 厚膜集成电路丝网印刷工艺2.1 陶瓷板使用90%96%的氧化铝陶瓷基板，是一种以氧化铝(A12O3)为主体的材料，有较好的传 导性、机械强度和耐高温性。制作厚膜时应注意陶瓷板的材质、尺寸、粗糙度、翘曲以及表 面的缺陷与污染等，并在净化间进

4、行超声波清洗。2.2 浆料有导体浆料、电阻浆料和绝缘浆料3 种，浆料一般由贵金属和低熔点玻璃组成。制作浆 料时要注意浆料的材质、粘度和膨胀系数等。印刷厚膜电路所使用的浆料，其成分有金、银、铂、钯等。上述金属粉末分散在有机树 脂粘合剂中调成糊状，然后通过丝网印版印在陶瓷基板上。经高温烧制，有机树脂粘合剂被 燃烧掉，剩下的几乎都是纯粹的贵金属，由于玻璃质的作用而密合在基板上。这层膜可作为 厚膜线路、厚膜电阻、厚膜电容及半导体集成电路用的底层金属片。 用银做导电材料其电阻是很低的，因此有时也使用银 钯、银钯铂的混合物做导电材 料。为了在基板上形成电阻膜，所用的电阻材料主要是银、金、钯、铙等金属粉末。

5、 小型电容器的导电体、电极等是由重叠印刷法制造出来的。电极材料以铂金、钯金、 银等为主体组成。2.3 丝网印版的制作2.3.1 网框：印刷厚膜电路的丝网网框多采用硬铝及铝合金，网框规格一般为100 mmX150 mm和150 mmX200 mm。网框形状通常为矩形。2.3.2 丝网 印刷厚膜电路的丝网多采用不锈钢丝网或尼龙丝网。一般电路印 2003002.3.3 目丝网；多层布线或要求精度更高时，可采用 300 目以上的丝网。2.3.4 感光胶：由于厚膜电路丝印要求得到较厚的墨膜（浆料膜），所以要求使用能将光膜涂至20 30 p m厚的感光胶，但显影后不得出现边缘缺陷。2.4 厚膜丝印集成电路

6、的丝网印刷图像是微型的，要求印刷精度高，所以印刷机、印板、承印物（基板）、油墨等都需要高精度，印刷场所也一定要保持恒温，并清除尘埃。刮板材料一般为聚胺脂橡胶或氟化橡胶，硬度为邵氏A70。A80。另外，选择刮板 的形状及硬度时，应考虑电路板上欲印什么图案这个因素。一般情况下，刮板刃部为 90或 60，刮板角为 7075。印刷厚膜集成电路的丝印机有半自动和全自动两类。半自动丝印机只有基板供给是用手 工完成的，其它工序自动完成，如信息产业部电子第四十五研究所开发研制的 WY-155 型、 WY-203型等精密丝网印刷机，具有印刷精度小于0.01 mm,刮板压力和印刷速度可以调节， 真空工作台x、y、

7、0三维精密调整，整机PLC控制等，各项指标均达到或超过国外同类设 备技术水平，是国内厚膜集成电路生产厂家的首选设备。2.5 厚膜电路的印后加工一般印刷厚膜电路板，首先进行导体印刷，再反复印刷电阻23 次，有时根据情况可 适当交叉进行玻璃涂层的印刷，在印刷后还要进行下述加工或处理。2.5.1 摊平过程：印刷后将印刷品放置57 min至网纹消失为止。2.5.2 干燥处理：用100 C左右的温度进行干燥。2.5.3 烧制：用约650670 C的温度进行烧制。这一道工序非常重要，所以要随时调整炉温，保持 适合浆料烧结的温度。2.5.4调整：调整电阻值，一般采用向电路板喷砂或用激光调整电阻体的方法进行调

8、整。2.5.5 包封：对制成的内接元件起到保护作用。2.6 厚膜电阻器丝印制作工艺厚膜印刷与一般丝网印刷相似，只是厚膜印刷的产品是厚膜电阻器、电容器等电路元件。 厚膜电阻器的精度、电气稳定性和可焊性等技术指标，与厚膜丝印质量有关，墨膜厚度有微 小变化，产品就不能使用。因此，厚膜电阻器膜厚的均匀性将直接影响产品的成品率。普通的厚膜电阻器是厚度约20 p m的立方体，如果控制其厚度一定，则可用长宽之比 来决定该电阻器的电阻值。厚膜电阻器的长宽比以最大10 : 1至最小1 ： 10,对电阻值相同 的印刷油墨（电阻浆料），其面电阻只能在101/10 范围内变化。要想获得这一范围以外的 电阻值，则必须改

9、用电阻值不同的浆料。厚膜电阻。2.7 丝印缺陷对厚膜电路的影响在制作厚膜印刷电路时，丝印缺陷对成品质量的影响是很大的。表 1 列出了丝印缺陷对成品质量的影响。3特长丝网印刷比较别的印刷方式有如下的长处和短处。3.1长处能在许多种类的材料上印刷。可能许多形状，尺寸的材料上印刷。 可能使用许多种类的油墨。可能厚膜印刷。一般的版可能1030p m的厚膜印刷、使用特别的版100p m以上的印刷也可能） 因为可能厚膜印刷,发色鲜明,隐蔽优秀,耐光性也佳。印刷压低，能在容易破坏的材料上印刷。 因版柔软，不光纸，布等软的材料，而能在玻璃，金属等的硬的材料上也能印刷。版便宜,小量印刷时有利。3.2短处版的耐刷

10、力，印刷速度，生产成本比较别的印刷方式劣。 再现性，精密性比较有一点劣。4用途丝网印刷，于别的印刷方式困难的被印刷材料，在许多产业制品利用。4.1 商业关系招贴，招牌，pop，显示，标签，标识，旗等4.2 生活用品玩具，文具，手提抱，T劃廟，化妆品容器，厕所用品用瓶，各种包装，木工品，被子 纸，玻璃，陶磁器等。4.3 工业产品汽车的仪器类，CD，电机的部件，触摸开闭，液晶展览，自动贩卖机，携带电话，电 子游机，名牌，印刷线路，厚膜IC等5 印刷工艺流程一般纸张印刷可分为黑白印刷、专色印刷、四色印刷，超过四色印刷为多色印刷。 物体、金属表面印刷图案、文字可分为：丝网印刷、移印、烫印（金、银）、柔

11、版印刷 （塑料制品）。传统印刷制版一般包括胶印 PS 版（把图文信息制成胶片）和纸版轻印刷（也称速印）。 随着市场的发展，商务活动的节奏和变化越来越快，即时的商务要求，成就了印刷技术 的重大变革。商业短版印刷、数码商务快印 CTP 应运而生（不用制版直接印刷）。 文字排版文件，质量要求不高的短版零活印刷，可采用纸版（氧化锌版）轻印刷，节省 版费、压缩印刷成本，节约时间，快速高效。6 印刷流程设计制作菲林f出片打样f制作PS板调油漆上机印刷磨光（过塑）裱纸订或粘盒检验出货7 特殊工艺起凸（起鼓），印金，全面UV，局部UV，烫金，磨砂，模切（做刀版），水热转印，折光，滴塑，冰花，刮刮银。8 印刷时

12、间印刷厂生产周期一般在 38 个工作日，通常在4 个工作日内。印后加工较多的情况， 如覆膜，装订，裱糊，模切，烫金等，一般会多于 4 个工作日。印前文件准备 确认文档中有全部必需的文件，确认图片文件一定已包含在文档中，有时图象虽然可以 显示，但实际上缺图或分辨率较低，所以请确认必需的图象并提供足够精度的图象文件 在文档中。（图片分辨率不低于 300 像素/英寸）别忘记拷入必需的字体。把所链接图片从RGB转为CMYK，否则出片后的菲林会出现色彩混乱现象。当Pan tone专色转成CMYK后，请确认是否会达到同样的效果Pan tone专色转成CMYK 后，二者一般会产生一定的差异，部分Pant o

13、ne专 色转成CMYK后，按照输出经验可达 到同样效果，但那些 Process Pantone Color 肯定是 CMYK 不能达到的，那么就只能用 增加专色的方法来解决了。图片双倍扫描，单倍输出，可以提高图片的扫描质量。是否设好3mm出血？色彩是否按色标值设定好？ 与菲林对应的印刷打样是印刷厂最省心的参照物。如果由于各种原因没有打样，请提供 至少义愤打印件（彩色最好，实在没有，黑白的也好），印刷厂必须上述的二者之一来 核对菲林9 较色如果显示器未能正确进行较色，那么电脑显示效果也会与已正确较色的电脑显示器 有较大的差别。所以请专业技术人员及时调整显示效果也是很有必要的。 印刷材料的不同也会

14、使印刷效果呈现差别。通常来讲：铜版纸比胶版纸的印刷效果色彩 鲜亮的多。 菲林所对应的打样最接近印刷成品。电脑屏幕显示的印品效果比实际的印品明亮许多， 不能作为同等的参照物，所以要以印刷打样为准。印刷报价印刷前期：完成菲林和打样的工艺流程是以每P计算的，一般一 A4（如果不足A4或大 于A4即是A3,所以一定要量出准确的尺寸，以便用来核价）为通常的计价标准。菲林 是上机的必需品，印刷打样是领机核对颜色的最基本文件。印刷：是印品完成的关键环节，计价标准的是色令。如果有专色，如企业 LOGO 的专色 或印金、印银等。请一定注明，那么就会从4色增加到5色， 6色。印刷后期：通常是印品印刷完成后的产品工

15、作。一定要注明：骑马钉或胶钉，折页(几折)；印后工艺是否有覆膜或过UV,模切，烫金和起凸的面积也要写清楚，包装物，打 包数量如有特殊要求也请注明。以上工艺环节注明的越具体准确，价格越会及时准确10 丝印设备的发展史丝网印刷术至今有两千多年的历史，在 20 世纪 80 年代丝网印刷技术得到飞速发展。 发展最早的是德国和意大利，尤其是德国，网印设备品种齐全，制造精良，在业内享有 较高声誉，即使在网印日趋发达的今日，德国SPS全自动滚筒丝印机仍领导世界高精度、 高速度网印的潮流。深受欧美日益升温的丝网印刷技术的影响，我国台湾丝网印刷业首先发展起来， 80 年代中期，在印制电路板、电子、塑料等行业的丝网印刷从业人数可达十万人之多，在 此期间，台湾丝印设备制造业也得到长足发展。在中国内地，丝印设备的初期发展是80 年代中期。80 年代末期，生产丝印设备和丝印周边设备的厂家逐渐增多，产品初步形成 系列化，但大部分设备设计简单，由于此时的丝印工业处于高速成长期，从事丝印的厂 家陆续增加，当时丝网印刷的从业人数达 15 万人，极大刺激了中国内地丝网印刷设备 制造业的发展。90 年代，设备制造厂商已增加到近100 家，制造厂商的不断增加，带来 了激烈的竞争，