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厚膜混合集成电路的工艺过程
厚膜混合集成电路通常是运用印刷技术在陶瓷基片上印制图形并经高温烧结形成无源网络。
制造工艺的工序包括:
· 电路图形的平面化设计:逻辑设计、电路转换、电路分割、布图设计、平面元件设计、分立元件选择、高频下寄生效应的考虑、大功率下热性能的考虑、小信号下噪声的考虑。
· 印刷网板的制作:将平面化设计的图形用显影的方法制作在不锈钢或尼龙丝网上。
· 电路基片及浆料的选择:制作厚膜混合集成电路通常选择 96% 的氧化铝陶瓷基片(特殊电路可以选择其它基片),浆料一般选择美国杜邦公司、美国电子实验室、日本田中等公司的导带、介质、电阻等浆料。
· 丝网印刷:使用印刷机将各种浆料通过制作好电路图形的丝网印刷在基片上。
· 高温烧结:将印刷好的基片在高温烧结炉中烧结,使浆料与基片间形成良好的熔合和网络互连,江苏陶瓷电阻片,并使厚膜电阻的阻值稳定。
· 激光调阻:使用厚膜激光调阻机将烧结好的电路基片上印刷厚膜电阻阻值修调到规定的要求。
· 表面贴装:使用自动贴装机将外贴的各种元器件和接插件组装在电路基片上,并经再流焊炉完成焊接,包括焊接引出线等。
· 电路测试:将焊接完好的电路在测试台上进行各种功能和性能参数的测试。
· 电路封装:将测试合格的电路按要求进行适当的封装。
· 成品测试:将封装合格的电路进行复测。
· 入库:将复测合格的电路登记入库。
在基片上制造厚膜网路的主要工艺是印刷、烧结和调阻。常用的印刷方法是丝网印刷。丝网印刷的工艺过程是先把丝网固定在印刷机框架上,再将模版贴在丝网上;或者在丝网上涂感光胶,直接在上面制造模版,然后在网下放上基片,把厚膜浆料倒在丝网上,用刮板把浆料压入网孔,陶瓷电阻片加工,漏印在基片上,形成所需要的厚膜图形。常用丝网有不锈钢网和尼龙网,有时也用聚四氟乙烯网。在烧结过程中,有机粘合剂完全分解和挥发,固体粉料熔融,分解和化合,形成致密坚固的厚膜。厚膜的质量和性能与烧结过程和环境气氛密切相关,升温速度应当缓慢,以保证在玻璃流动以前有机物完全排除;烧结时间和峰值温度取决于所用浆料和膜层结构。为防止厚膜开裂,还应控制降温速度。常用的烧结炉是隧道窑。为使厚膜网路达到性能,电阻烧成以后要进行调阻。常用调阻方法有喷砂、激光和电压脉冲调整等。
为了提高厚膜电路的精度,必须进行阻值调整。由于厚膜丝网印刷操作固有的不准确性,基板表面的不均匀及烧结条件的不重复性,厚膜电阻常出现正负误差,如果阻值超过标称值将无法修正,厚膜陶瓷电阻片,但是,一般情况下印刷烧成后阻值低于目标值的大约30%,所以要通过激光调整达到目标值。
一、电位器动噪声原因分析
一段时期来,我厂φ12,φ16,φ30mm直滑式电位出现了较严重的动噪声超差现象,动噪声高达50~80mV,造成了较大的经济损失。为此成立了攻关课题小组,对动噪声超差的原因进行详细的分析、试验和探讨。对大量的电位器样品进行了测试、解剖和分析,发现对于线性特性电位器。动噪声超差点出现在J部与H部得搭接处(如图1所示),对于指数或对数曲线电位器动噪声超差点出现在M部与H部的搭接(如图2所示)。我们对搭接处坡高进行了测量,发现噪声大的碳膜片相对较高且较陡,而噪声低的碳膜片坡高相对较低且脚平缓。对这一现象的分析认为正是由于搭接处形成一阶梯状的结构,使电刷早滑动到搭接处是时产生了所谓的“跳跃效应”,引起电刷与膜片的电气接触时间中断,从而引起动噪声超差。那么因素,在浆料及碳膜片制造工艺过程中,为了找出主要因素,进行了试验。
二、试验过程中及数据
1、 浆料制造过程中,树脂对动噪声的影响
选用两批树脂进行了对比试验(这两批树脂是同一间厂家的同一品种但不同批量树脂),其中一批树脂粘度较高。把这两批树脂各按标准配方与其它原材料配合按标准生产出来浆料,分别在丝网印刷机上印刷一品种同一阻值的碳膜片。各装配成一批电位器,各随机抽样20只,并对其动噪声进行测量,数据对比比如表1.
从表1的试验数据中可明显看出,在同样的生产条件下,由粘度较高的树脂制备的浆料所生产的碳膜片装配而成的电位器动噪声远大于粘度适中树脂所生产的碳膜片装配而成的电位器动噪声。由此所见,树脂基质量是影响电位器动噪声的一个主要因素。
2、 浆料配方中客额量对动噪声的影响
在浆料的辊轧过程中,配方中的溶剂是影响辊轧时间,进而影响棍轧浆料的质量的一个因素。这是因为在叫浆料辊轧过程中,辊轧时间与溶剂量厂正比,如果溶剂量过少,那么辊轧时时间就会较短,从而浆料辊轧不充分,使浆料质量变差。未了进行对比,我们做了如下试验,陶瓷电阻片生产,配制两种同类浆料,一种按标准溶剂量进行配合,另一种溶剂量减半,
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