Исследования методов нанесения паст

Многолетний опыт разработки технологий и производства гибридных интегральных схем и многослойных керамических корпусов ИС определили трафаретную печать как наиболее оптимальный и, пожалуй, единственный вариант нанесения проводниковых паст на слои пластифицированной керамики в виде топологического рисунка.

Метод трафаретной печати заключается в выдавливании вязких паст через просветы, расположенные в строго определенных местах экрана трафарета, на нижележащую подложку. В нашем случае подложкой является слой пластифицированной керамики. Для нанесения проводников и других элементов методом трафаретной печати широко распространены сетчатые трафареты.

В основе переноса трафаретной печати лежит принцип течения жидкости. Паста подвергается воздействию сложной системы сил: силы тяжести, давления лезвия ракеля, сил поверхностного натяжения на границе раздела трафарета и подложки.

Перемещаясь, ракель сдвигает пасту вперед, и она попадает в отверстия в трафарете. В зависимости от размещения ячеек экрана и поверхностного натяжения пасты, последняя либо проходит сквозь открытые ячейки экрана, либо остается на его поверхности. Вязкость пасты и характер смачивания подложки и экрана определяет количество пасты, переходящей на подложку и остающейся в ячейках экрана.

По завершению рабочего хода ракеля и поднятия трафарета на пасту будет действовать только сила тяжести и сила взаимодействия между пастой и подложкой. Форма подсушенного отпечатка будет зависеть от равновесия этих сил, предела текучести, вязкости пасты и др.

В процессе печати на пасту воздействуют значительно больше сил, чем после печати. Отсюда следует, что паста должна обладать свойствами тиксотропии и псевдопластичности, чтобы обеспечить заданную геометрию проводника.

Во время печати, когда на пасту действуют большие силы, ее вязкость уменьшается, чем обеспечивается протекание пасты на подложку через ячейки экрана трафарета. После печати во время сушки на пасту действуют более слабые силы (силы тяжести и поверхностное натяжение) и в результате тиксотропного свойства пасты вязкость увеличивается, а растекание затрудняется. Превдопластический характер полностью ограничивает подвижность пасты после печати.

Если паста смачивает подложку и имеет низкую вязкость, то под действием сил тяжести и поверхностного натяжения происходит растекание первоначального рисунка схемы. Если же паста не смачивает подложку и имеет низкую вязкость, то есть вероятность, что появится усадка отпечатка.

При более высокой вязкости пасты можно ожидать, что искажение отпечатка будет минимальным или вовсе отсутствовать.

Наилучший подсушенный отпечаток получится при использовании сбалансированных паст со средним значением вязкости, при этом соответствующее растекание обеспечивает сглаживание неровностей, остающихся после печати (например, следы от сетки трафарета).

Из приведенного анализа взаимодействия сил при печати и соотношения реологических характеристик пасты следует, что все перечисленные характеристики и факторы должны быть хорошо согласованы между собой.

Установка для печати состоит из столика, на котором с помощью вакуумного присоса укрепляются керамическая заготовка, рамы с трафаретом и ракель, который находится над поверхностью экрана трафарета.

Материал ракеля выбирают исходя из износоустойчивости и химической инертности к растворителям, входящим в состав паст и используемым для промывки экрана после работы. Применяют различные типы резин. В настоящее время наиболее распространены полиуретановые каучуки.

Установки для печати должны удовлетворять следующим основным требованиям:

• микрорегулировка и точное закрепление трафарета;

• скорость перемещения ракеля от 5 до 25 см /с;

• равномерное перемещение ракеля;

• регулировка давления ракеля на экран трафарета;

• подъем и опускание ракеля;

• регулировка зазора между экраном трафарета и подложкой;

• быстрая смена трафарета;

• крепление подложки (слоя керамики) с помощью вакуумного присоса.

Туго натянутые экраны обеспечивают высокую воспроизводимость качества печати и минимальный износ экрана и ракеля. В зависимости от общих габаритов экрана зазор между ним и подложкой устанавливают в пределах 0,25 - 1,5 мм. При этом под давлением ракеля экран должен соприкасаться с подложкой только по линии, непосредственно находящейся под лезвием ракеля. Слишком маленький зазор приводит к тонкому и смазанному рисунку.

Процесс печати на установке протекает следующим образом. На экран перед ракелем наносится порция пасты. Затем вручную или автоматически ракель передвигается над экраном с зазором около 1 мм, выравнивая пасту равномерно по всему экрану. Это подготовительное движение ракеля осуществляется тыльной стороной ракеля вперед. После этого ракель сильно прижимается к экрану и при рабочем ходе перемещает перед собой пасту, подавливая ее в сквозные щели экрана на подложку. После прохода ракеля и поднятия трафарета на подложке остается топологический рисунок из проводников.

Домашнее задание

1. Ознакомиться с материалом, изложенным в описании работы. Изучить процесс изготовления керамических кристаллодержателей.

2. Составить форму табл. 14.

3. Подготовить ответы на контрольные вопросы.

Лабораторное задание

1. Ознакомиться с конкретным изделием и результатами выполнения ряда технологических операций на основе описания работы и предложенных образцов. Определить для каждого образца название и назначение технологической операции (из которой образец изъят).

2. Результаты работы занести в форму табл. 14.

3. Составить отчет в соответствии с требованиями к отчету.

⇐ Предыдущая46474849505152535455Следующая ⇒

Поделиться: