ВУЗ:
Составители:
Лабораторная работа 6
ТЕХНОЛОГИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОЛСТОПЛЁНОЧНЫХ ГИМС
Цель работы
: 1. Изучение технологии изготовления и конструктивного исполнения толстоплёночных ГИМС.
2. Изучение топологии, определение конструктивных и электрических параметров пассивной части толстоплёночных
ГИМС.
3. Ознакомление с основными конструкторско-технологическими требованиями и различными видами брака при
изготовлении толстоплё-ночных ГИМС.
Описание лабораторной установки и особенностей технологического процесса
В технологии толстоплёночных ГИМС можно выделить следующие основные стадии: изготовление и очистка
подложек; приготовление паст; изготовление трафаретов; трафаретная печать; термообработка паст, нанесенных на
подложку; армирование плат внешними выводами и лужение проводников; подгонка резисторов; монтаж навесных
компонентов; герметизация; измерения, испытания, маркировка.
В качестве материалов подложек используют керамику 22ХС, поликор, бериллиевую керамику (при необходимости
повышенного теплоотвода от схемы), нержавеющую сталь с диэлектрическим покрытием.
Форма подложек – прямоугольные плоскопараллельные пластины толщиной 0,6 … 1 мм. Размеры подложек
определяются конструкцией корпусов. В подложках формируются сквозные отверстия для установки внешних выводов и
контактных переходов с одной стороны подложки на другую. Поверхность подложек механически обрабатывают до 8 класса
чистоты.
Очищают подложки промывкой и кипячением в растворителях с ультразвуковой активацией растворов и сушкой в
нагретом инертном газе.
Пасты представляют собой суспензии порошков наполнителя (функционального компонента, придающего пасте
проводниковые, резистивные или диэлектрические свойства) и легкоплавкого стекла в органической связующей жидкости,
обеспечивающей необходимую консистенцию и вязкость пасты.
Удельное поверхностное сопротивление проводниковых паст ρ
S
= (0,01 … 0,05) Ом/м, резистивных ρ
S
= (1 … 10
6
) Ом/м.
Удельная ёмкость паст для диэлектриков конденсаторов
C
0
= (3 … 10)10
3
пФ/м, паст для межслойных изоляции
C
0
= (160 …
220)10
3
пФ/м.
В последнее время разработаны полимерные и фотополимерные пасты, представляющие собой суспензии порошков
функциональных компонентов в полимерном связующем (эпоксидных и фенолформальдегидных смолах). После нанесения
таких паст на подложки их полимеризуют при температуре (150 … 200)°С, в результате чего полимерная основа переходит в
непластичное и нерастворимое состояние, образуя конструктивную основу пленки.
Для трафаретной печати используют трафареты двух типов – цельнометаллические (из бериллиевой бронзы,
нержавеющей стали или никеля с прорезями, соответствующими рисунку плёночных элементов) и сетчатые,
представляющие из себя натянутую на рамку сетку из капрона или нержавеющей стальной проволоки диаметром 30 … 40
мкм с размером ячеек 0,025 … 0,08 мм; на сетку наносят фоторезист и методами фотолитографии формируют открытие
участки сетки, соответствующие рисунку плёночных элементов. При контактной печати трафарет плотно прилегает к
подложке по всей её площади. При бесконтактной печати между трафаретом и подложкой имеется зазор 0,4 … 0,1 мм. Паста
продавливается в отверстия трафареты при перемещении ракеля; толстоплёночные элементы формируются последовательно
при перемещении линии контакта трафарета с подложкой (рис. 1).
Толщина нанесённых плёнок составляет 10 … 80 мкм. Ракель изготавливают из полиуретана или фторуглерода.
Качество рисунка толстопленочных элементов зависит от свойств пасты и соблюдения технологии трафаретной печати (рис.
2).
Термообработка паст проводится в две стадии. Первая стадия – сушка в инфракрасных лучах при температуре 80 …
150°С в течение 5 … 15 минут для удаления летучих компонентов. Вторая стадия – вжигание в конвейерных печах на
воздухе с зонами контролируемого нагрева. В процессе вжигания при температуре 300 … 400°С происходит разложение и
удаление нелетучих органических компонентов паст; при дальнейшем повышении температуры происходит расплавление
Рис. 1. Схема бесконтактной
трафаретной печати:
1
– подложка;
2
– отпечаток пасты;
3
– трафарет;
4
– ракель;
5
–
паста на трафарете
1
2
3
4
5
