丝网印刷的基本方法课件

83．丝网印刷的基本方法丝网印刷主要有非接触印刷和接触印刷。非接触印刷的丝网与基本平时不接触，只有在印刷过程中，当刮板压着丝网掠过基片表面时，丝网与基片才有局部短暂的接触。接触印刷法在整个印刷过程中丝网与基片始终保持接触，其印刷过程如图所示。当刮板紧贴丝网刮过基片时，浆料被压入掩模形成的空腔中，然后由设备使基片与丝网脱开，浆料即转印到基片上。以上两种印刷方法各有特点。非接触印刷法设备简单，死网边印边自动脱离基片，浆料转印彻底，无粘网现象，对基片厚度公差及翘曲度要求不严，适应性好。接触印刷法的优点是刮板不会使丝网及掩模产生变形，丝网可做得较小，由于掩模和丝网在印刷中受力小，所以使用寿命长，可采用全金属掩模，使印刷图案高度清晰、尺寸精确，有很好的重复性。84．丝网印刷的原理如何？以非接触印刷法为例说明厚膜元件的丝网印刷原理。带有掩模的丝网和待印的基片固定在印刷机上，在末印刷时，两者之间保持一定的距离。印刷时，将适量的浆料倒在丝网上。由于浆料具有一定的黏度，因此它不会自行漏过丝网。印刷刮板沿丝网移动时，把浆料压入网孔中，同时刮板对浆料产生剪切作用，而浆料因具有触变性，在刮板切应力作用下，黏度迅速降低。85．厚膜集成电路的丝印工艺对陶瓷板和浆料有哪些要求？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。对于浆料，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。制作厚膜是应注意浆料的材质、黏度和膨胀系数等。印刷厚膜电路所使用的浆料，其成分有金、银、铂、铝等。将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，剩下几乎是纯粹的、由于玻璃质的作用而密合在基板上的贵金属。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，因此有时也使用银或银/钯/银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、铑等金属粉末。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。86．厚膜浆料的基本机构如何？由胶体化学可知，某些物质以高度分散的形式分布于均匀的连续介质中，此体系即称为分散体系，它包括胶体、悬浮体、溶液、烟雾等。其中胶体是分散相粒子直径为1-100nm的分散体系；而悬浮体则是分散相粒子直径为0.1-10μm的分散体系。厚膜浆料是固体微粒均匀分散在有机载体中组成的分散体系，其固体微粒的直径范围很宽，是胶体粒度范围到悬浮体粒径范围的多级分散体系，因此厚膜浆料实际上是胶体与悬浮体的混合体。通常作为悬浮体来研究。厚膜浆料的固体微粒含量很高，它们由简单分子或原子团组成。包围在固体微粒周围的是被称为有机载体的液体介质。87．厚膜元件烧结的基本工艺—如何对印刷膜进行干燥？在烧结之前，应使印好的湿膜干燥。干燥之前，应先将湿膜置于室温下，水平静置5-15min，依靠浆料本身的流动性使湿膜表面平整、丝网印痕消失。静置时间应掌握合适，时间过短，膜表面不足以流平，时间过长图案会变模糊。经过室温静置的湿膜，即可进行干燥。干燥的目的是使浆料中易挥发的有机溶剂蒸发掉，以防止它们在烧结过程中急剧气化而形成膜层中的气泡和空隙。但干燥过程中，高分子粘合剂不会挥发掉，它使干燥后的印刷膜牢固地粘附于基片上，而不流动变形。干燥条件应随浆料种类而定，一般温度为100-200℃；时间为5-15min。干燥既可用干燥箱单独进行，也可与烧结一起在隧道炉中进行。88．厚膜元件烧结的基本工艺—烧结过程如何？烧结工艺因元件种类不同而相差较大，但基本过程是相同的。以工艺要求最严的钯-银电阻为例，它的烧结分预烧结、烧结、降温冷却三个阶段。预烧结阶段：目的是使浆料中的高分子粘合剂分解、燃烧掉。此阶段也是烧结的升温阶段，当温度达到350℃时，有机物被全部分解燃烧掉。其中分解出的碳与氧反应生成CO或CO2逸散掉。(2)Pd的反应：Pd于300℃开始氧化，并随着温度升高而加剧。另一方面，PdO在600℃以上时又开始还原反应，也是随温度升高而加剧。在600℃以上的烧结过程中，Pd的氧化和PdO的还原两种过程同时存在，750℃左右，两种反应达到了平衡。温度再升高，则PdO还原速度将超过Pd的氧化速度。当温度达800℃时，PdO急剧分解，放出大量氧气。(3)Pd-Ag合金化反应：PdO与Ag在500℃以上开始合金化反应，550℃以上反应明显化，以后随温度升高而加剧。在500-800℃的烧结过程中，PdAg固溶体的生成量随温度升高，按指数曲线上升，在800℃生成速度达到最大；而PdO的生成量在500-760℃范围内近乎与温度成正比。所以在750-775℃烧成的电阻膜能获得PdO和PdAg合金含量的最佳比例，电阻具有最佳性能，因此将此温度定为峰值烧结温度。电阻膜在此温度下进行8-10min的保温烧结，以使烧结反应充分。玻璃料的反应：玻璃在400℃左右开始软化，700℃完全熔化。熔融玻璃对促进固体颗粒烧结、形成膜结构起重要作用。降温冷却：降温过程中，玻璃冷却硬化，在550℃左右凝固，使电阻膜结构固定并牢固地粘附于基片上。89．烧结的动力学原理是什么？烧结可看作是原子从系统中不稳定的高能位置迁移至自由能最低的位置的过程。厚膜浆料中的固体颗粒系统是高速分散的粉末系统，具有很高的表面自由能。因为系统总是力求达到最低的表面自由能状态，所以在厚膜烧结过程中，粉末系统总的表面自由能必然要降低，这就是厚膜烧结的动力固体颗粒具有很大的比表面积，具有极不规则的复杂表面状态以及在颗粒的制造、细化处理等加工过程中，受到的机械、化学、热作用所造成的严重结晶缺陷等，系统具有很高自由能。烧结时，颗粒由接触到结合，自由表面的收缩、空隙的排除、晶体缺陷的消除等都会使系统的自由能降低，系统转变为热力学中更稳定的状态。这是厚膜粉末系统在高温下能烧结成密实结构的原因。浆料配制时，将预先准备好的固相成分和有机载体混合，借助于球磨机或三辊研磨机进行充分的混匀，使固体微粒均匀分散于载体中，制成厚膜浆料。为检查浆料烧成后的性能，还要对浆料取样试烧、测试样品，若不符合要求，要对有关成分及配制工艺进行修改、调整，直到符