电子陶瓷精密丝网印刷工艺

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电子陶瓷精密丝网印刷工艺

作者：曹坤 庞学满 唐利锋 戴洲 来源：《科技创新导报》2012年第25期

摘 要：现代微电子封装尤其是电子陶瓷封装对印刷图形分辨率以及印刷质量的要求越来越高。印刷分辨率和印刷质量与很多因素有关，本文从丝网、感光层厚度以及印刷工艺参数的选择等几方面探讨了如何提高电子陶瓷丝网印刷的分辨率和质量。 关键词：丝网印刷 分辨率 感光层厚度 离网间距 刮刀速率

中图分类号：TS851 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（a）-0095-02 在电子陶瓷产品的生产过程中，丝网印刷已经成为一项不可或缺的工艺手段，如低温共烧陶瓷（LTCC）、高温共烧陶瓷（HTCC）、片式多层陶瓷电容器（MLCC）等，在生产过程中都大量采用了丝网印刷工艺。微电子产品小型化、轻量化的要求，促使电子封装技术向高集成度、高封装密度的方向发展，这就要求电路中导体线条和线间距越来越小、分辨率越来越高。 印刷线条和间距的分辨率以及印刷质量和很多因素有关，如承印物特性、浆料性能、丝网质量、感光层厚度以及印刷时的各种工艺参数等。本文通过对丝网、感光层、以及印刷工艺参数几个方面的研究，分析它们对印刷质量的影响。 1 研究及分析 1.1 丝网的选择

通常尼龙丝网和聚酯丝网由于拉伸度较大，印刷图形精度差，厚度均匀性较难控制等因素影响，故不适用于质量要求较高的网印产品。而不锈钢丝网具有线径均匀、网纱厚度一致、拉伸度小、过墨性好的特征，因而印刷的图形质量较好，适应性广，适用于电子行业的导体印刷。丝网的目数、丝径、开口尺寸等参数对丝网印刷的质量有很大的影响，本文主要选用了表1中几种不同规格的不锈钢丝网进行印刷试验：（如表1）

制作一张分布不同线宽和线间距线条的测试图形的菲林，四张丝网均使用同一张菲林曝光加工，使用相同的设备和工艺参数进行印刷，对线条厚度和线宽进行测量统计，取20组数据计算平均值，图1和图2分别是设计值为100μm的线条平均厚度和线宽的示意图。（如图1图2）

一般情况下，不锈钢丝网的平均厚度计算公式为： T丝网=2×d×（1+5%）

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印刷后湿膜理论厚度计算公式为： T湿膜=2×d×（1+5%）×Ao+T

由此可计算出四张网版印刷湿膜的理论厚度分别为： （2×36）×1.05×43%+10=42.5μm （2×28）×1.05×41%+10=34.1μm （2×19）×1.05×49%+10=29.5μm （2×12）×1.05×58.5%+10=24.7μm

可以看出，高目数、小丝径丝网的印刷层厚度相对较小，网丝弹起后留下的空间较小，浆料更容易流平，因此其线条的扩散相对较小，印刷层表面也更为平滑。丝径越粗、开度越低，印刷膜层的表面越不平滑且易出现网痕，印刷质量降低。 1.2 感光层厚度的选择

感光层的厚度及质量也是影响印刷质量的重要因素之一。如图3所示，丝网是由经纬丝交织而成，当感光层太薄时，其底面会随着不锈钢丝网起伏，导致印刷时不能与承印表面紧密贴合，造成图形边缘渗墨，同时通过网孔的浆料量也较少，丝网弹起后网丝留下的空间很难被填充，从而留下凹痕，导致图形表面不平、边缘锯齿和露瓷。当感光层太厚时，通过网孔的浆料量多，容易引起间隙小的图形间粘连；另外，大面积图形顶部还将产生明显的凹陷，如图4所示，这是因为在图形边缘由于感光层的支撑使丝网离开承印面，留下的浆料层较厚，而在离边缘较远的地方，由于刮刀压力作用丝网会贴向承印面，留下的浆料层则会较薄。（如图3图4）

加工感光层厚度分别为3、10、15μm的丝网，进行印刷效果对比，发现感光层厚度3μm的丝网印刷图形轮廓模糊，边缘呈锯齿状，窄间距之间发生了粘连，如图5a；感光层厚度为10μm时，图形边缘清晰，细线条及线间距能保持连续，厚度一致性较好，图形平滑，如图5b；感光层厚度在15μm时，图形边缘较清晰，较宽的图形顶部有凹陷，截面成马鞍型。（如图5）

1.3 工艺参数的选择 1.3.1 丝网离网间距

当刮刀在丝网上向前移动时，刮刀尖端附近的感光层与承印物表面紧密贴合形成一个密闭窗口，称之为感光层围护。浆料受压通过丝网进入这个窗口时受到限制而不会向四周扩散，从

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