LTCC印刷工藝分析

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摘要:基于新研發的半自動印刷機，介紹了設備的主要構成部件以及ltcc基板工藝過程中的印刷工藝，并就實驗過程中遇到的工藝問題進行了一一分析，提出了相應的解決方案。經實驗驗證，印刷工藝效果成功實現了控制。

關鍵詞:半自動印刷機;LTCC;印刷工藝;工藝問題分析

LTCC(LowTemperatureCo－firedCeramic)是一種將未燒結的流延陶瓷材料疊層在一起而制成的多層電路，內有印制互聯導體、元件和電路，并將該結構燒結成一個集成式陶瓷多層材料。LTCC技術以其集成密度高和高頻特性好等優異的電學、機械、熱學及工藝特性，成為目前電子元件集成化的主流方式，廣泛應用于電子、通訊、航空航天、汽車、計算機和醫療等領域［1］。印刷工藝作為LTCC技術環節中的重要一環，最終的印刷效果直接決定了后續工藝的可行性及難易度。基于提高印刷效果的要求，研制了半自動對位印刷機。

1LTCC流程介紹

在LTCC生產工藝過程中，主要包括打孔、微孔填充、整平、刮孔、印刷、疊片和高溫燒結等，具體的生產工藝流程如下圖1所示。

2設備和工藝

2．1設備介紹

圖2為半自動印刷機半自動印刷機是一種用來往干燥后的生瓷片上印刷電路的設備，可以印刷線條，獨立模塊(電阻，電感)等電路元器件。設備主要包括以下幾個功能部件:1)印刷機構;2)CCD定位系統;3)工作臺機構;4)UVW定位平臺機構;5)控制系統。

2．2印刷工藝

LTCC基板每層上的電路圖形(包括導帶，電阻，電容，電感等無源器件)是通過印刷工藝來實現的。影響印刷圖形質量的關鍵因素眾多，具體包括:絲網類型和目數、乳膠類型、印刷速率、刮板或輾輥的硬度和接觸角度、印刷壓力和絲網的變形量等，必須在生產過程中嚴加控制，才能達到印刷精度要求。印刷工藝是LTCC整線環節中的關鍵一步。印刷質量的好壞直接決定了生瓷片是否可以使用。如果調不出合適的工藝參數就印刷，會導致印刷圖形不均勻，損壞網版等情況發生。所以，調出合適的印刷工藝參數至關重要。由于影響印刷效果的因素眾多，本文在做印刷工藝實驗時主要針對漿料，網間距以及印刷壓力等參數來對比分析。

3工藝問題分析以及解決方案

3．1印刷劃破生瓷片的問題

實驗中使用特制的電阻漿料來印刷電阻，粘稠度、流動性良好。印刷時最初采用的是德國硬質刮條并且刮條與印刷平臺呈90度關系，如圖3所示，在印刷的過程中經常有生瓷片刮破的現象，通過調整刮條的角度以及調整夾具的方式，使其保持柔性狀態，這樣既降低了生瓷片刮破的現象，同時也使刮條在接觸生瓷片后成為一種自適應的狀態，降低了調整刮條和平臺平行度的難度;并且將刮條的角度調整到一個75°的狀態，刮破生瓷片的問題也有了很大的改善。

3．2漿料粘稠度不合適的問題

分別使用不同粘稠度的電阻漿料進行了印刷實驗，過程中發現:1)當漿料粘稠度過于稀時，生瓷片上的孔無法被漿料填滿，孔周圍漿料的過稀導致了印刷缺失，印不上電阻，如圖4(a);2)當漿料粘稠度過于稠時，即使把印刷壓力調到最大300N，網間距調到合適的位置，也無法將漿料印刷到生瓷片上，并且漿料粘稠容易堵塞印刷網版;3)當漿料粘稠度適中時，印刷在生瓷片上的電阻不會缺失，并且漿料也不會堵塞網版，這時候的漿料粘稠度就是合適的，如圖4(b)。通過以上對比發現，在生瓷片上印刷電阻時，漿料的粘稠度對印刷效果的影響很大，需要通過配比調出合適的粘稠度。

3．3網間距不合適的問題

在刮條角度以及漿料粘稠度合適的情況下，印刷工藝的好壞主要由可量化的工藝參數決定，其中，網版下平面到印刷平臺的距離(網間距)對印刷質量的好壞起到了決定性的作用。在具體印刷過程中發現:在保證印刷壓力不變的情況下，網間距過大時(＞3mm)，網版承受的張力會變大，存在撕裂的風險;網間距過小時(＜0．5mm)，會出現生瓷片上漿料外溢的情況，如圖5(a)所示。通過實驗，調整到合適的印刷網間距工藝參數(1mm)，印刷效果如圖5(b)所示。

3．4印刷壓力不合適的問題

在印刷實驗過程中發現，印刷壓力的大小也會對印刷效果產生影響。當印刷壓力過大(＞250N)時，生瓷片上的印刷電阻會出現“拖尾”現象，產生距離偏差，如圖6(a)所示;當印刷壓力過小(＜50N)時，印刷的電阻不清晰;只有設置好合適的印刷壓力(實驗中設置的180N)，生瓷片上才會印刷上完整清晰的電阻。實驗對比如圖6(b)所示。

4調整參數后印刷效果以及實驗數據

4．1印刷效果

當刮條角度合適，電阻漿料粘稠度合適時，設置好合適的網間距參數，以及印刷壓力參數，印刷效果如圖7所示。可以看出，印刷的電阻清晰，線條完整，沒有缺失，驗證了印刷電阻工藝的可行性。

4．2印刷電阻的數據分析

表1所示測量數據是基于圖8的四個區域，分別在每個區域隨機找了10個點用激光測厚儀進行測量。從表1測量數據可以看出，電阻厚度基本上在－20～－80μm左右，而且整張生瓷片四個區域的一致性也比較好。由此得出結論，在調整出合適的印刷參數的情況下，印刷電阻效果良好。

5結論

本文基于新研發的半自動印刷機，就印刷工藝過程中遇到的生瓷片破損、漿料粘稠度、印刷溢出、印刷拖尾等問題進行了一一分析，并提出了相應的解決方案，目前設備已經處于正常運行的狀態。但是，半自動印刷機印刷出的電阻厚度浮動范圍還是比較大，需要進一步通過實驗來優化合格率。

參考文獻

［1］王睿，悅輝，周濟，等．LTCC層壓工藝與設備［J］．封裝技術與設備，2012，213(1):24－26

作者：郝鵬飛 景灝 單位：中國電子科技集團公司第二研究所