电子产品制造中丝网印刷之印刷电路(2)

    二、厚膜集成电路

    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。混合集成电路有两种，一种是薄膜混合集成电路，它是应用真空蒸发喷射法的薄膜技术制造的；另一种就是厚膜集成电路，它是应用丝网印刷厚膜技术制造的。 


    厚膜集成电路的丝印工艺

    利用丝印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。

    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、电容器等电路组件。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。

    陶瓷板。

    使用90～96%的氧化铝陶瓷基板。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。

    浆料。

    有导体浆料、电阻浆料和绝缘浆料三种，浆料一般由贵金属和低熔点玻璃组成。制作厚膜时应注意浆料的材质、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。

    a.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。

    b.为了在基板上形成电阻膜，所用的电阻材料主要是银、金、钯、铑等金属粉末。

    c.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。

    丝网印版的制作。

    a.网框：印刷厚膜电路的丝网网框多采用硬铝及铝合金的，网框规格一般为100-200mm。网框形状通常为矩形或圆形。

    b.丝网：印刷厚膜电路的丝网多采用不锈钢丝网或尼龙丝网。一般电路印刷，选用200-300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。

    c.感光胶：由于厚膜电路丝印要求得到较厚的墨膜（浆料膜），所以要求使用能将感光膜涂至20-30μm厚的感光胶，但显影后不得出现边缘缺陷。

    厚膜丝印。

    集成电路的丝网印刷中图像是微型的，要求印刷精度高，所以印刷机、印版、承印物（基板）、油墨等都需要高精度的，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酯橡胶或氟化橡胶，硬度为邵氏A70°-80°。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°；刮印角为70°-75°。

    印刷一般采用机器进行，手工刮印成品率太低。印刷厚膜集成电路的丝印机，应具备下列条件：刮板压力可作调节；印刷速度可作调节；基板位置可用调整。

    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。

    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2-3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。

    a.摊平处理：印刷后将印刷品放置5-7分钟至网纹消失为止。

    b.干燥处理：用100℃左右的温度进行干燥。

    c.烧制：用约650-670℃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。

    d.调整：调整电阻值，一般采用向电路板上喷砂或用激光调整电阻体的方法进行调整。

    e.包封：对制成的内接组件起到保护作用。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。

    三、丝印薄膜开关

    薄膜开关是在挠性的聚碳酸酯或聚酯膜上用导电浆料印刷触点电路制出的开关，是触点开关的一种。

    薄膜开关本身的构造很简单，它是将装饰面板、上下电极膜、隔离层进行覆合而成的，整个表面是个平面。

    薄膜开关制作工艺一般是：电极板处理→制作丝网印版→丝印银浆→干燥→丝印炭精浆→干燥→冲压加工→丝印面板→装配。下面简要介绍薄膜开关材料及丝印工艺。

    1、丝网印版的制作

    a．丝网选用：印制面板一般选用180-240目丝网，当印刷面板的字符、键框有外形轮廓要求时，可选用稍高目数的丝网，但以不超过300-500目为好。

    印制银浆触点，一般选用180-240目丝网。导电银浆系由导电性能良好的金属银的微粒与导电树脂和溶剂所组成的混合物。不同厂家的银浆其金属银微粒的大小、金属银固体份含量及形状不尽相同。金属银微粒是决定开关电路阻值的主要成分。在印制导体电路时，应设法让导体银的微粒顺利通过丝网，因此所选用丝网的目数不宜过细。过细的丝网虽然印出的线条挺直，能印制出外观好看的电路图形，但是在显微状态下，它只是一层疏松的结构，金属银微粒的固体份含量很少，这是由于它们大部分未能通过丝网，这样的图形不仅电阻较大，同时对电流及寿命均不利，不能满足实际应用。

    b．制版方法。直接法、间接法，直间法均可采用。印刷面板多采用直间法制版；印刷触点、电路可采用间接法、直接法制版，一般情况下可采用间接法的3号感光膜制版。制版时曝光宜充分，以减少膜层的损失，提高边缘锐度。膜层厚，墨层也才能厚，厚实的导电墨层是提高导电性、减小阻值的先决条件。

    2、丝印

    a．面板丝印。面板丝印与一般塑料薄膜丝印相似，只是印刷在面板背面，即印刷在面板的非触摸面，以保证薄膜开关面板上的图文永久清晰，不受磨损。塑料油墨品种繁多，但性能各异。在印刷程序上，应遵循先深色后浅色的原则。

    此外，薄膜开关的面板要多次重复套印，同时还需与电路、隔离层装配成一个整体，因此面板的定位基准就显得格外重要。在印制面板时应充分注意到套印基准的统一，而这个基准的选择应特别注意到使加工图的设计基准与工艺基准、测量基准、装配基准统一，从而保证薄膜开关的精度。面板丝印的另一问题是要对承印薄膜进行印前处理。

    b.开关电路的丝印。印制开关电路的印料最常用的为银浆，因其为粘稠的糊状物，故又常称为银糊。用银浆通过丝网印刷的方法加工电子组件，虽由来已久，但大多属于高温烧结还原型。而薄膜开关电路中所用的银浆，由于受基材耐温特性的限制，必须采用低温固化型银浆，印制薄膜开关电路的银浆，目前种类较多，性能与品质差异也很大，估评银浆的性能应从电阻率、固体含量、金属微粒的粒度、结合强度、固化温度等几方面加以评定，然后选用。刮印时，应遵循重回轻刮的原则。

    3．干燥

    导电银浆中的各种溶剂与助剂的存在，都对电阻率有一定的影响，要使它们从导电电路中释放出来，主要依靠热风干燥使其挥发。干燥温度一般控制在85-90℃为宜，在热风下恒温40分钟。实践证明，干燥不彻底的导电图形往往要比干燥彻底的图形阻值高数十倍。