厚膜通孔印刷技術及應用

       隨著厚膜電子產品的不斷小型化 ，厚膜印刷線路的密度也不斷增加 ，往往要求在基片的兩麵進行印刷，並將其連接起來 。通常 ，基片兩麵印刷電路的連接是通過使用焊接電路或線夾繞過基板的邊緣而實現的 。這種方法需要在基板兩麵印刷額外的導體層和絕緣層 ，這樣不但使製造工藝變得複雜 ，而且比較浪費空間 。比較好的解決方案是在兩麵電路需要連接的地方，在基板上鑽通孔進行連通 。這樣既可以提高產品的集成度 ，縮小產品體積 ，減輕產品重量 ，又可以縮短連線 ，減少焊接點 。從而可縮短生產周期 ，降低產品成本 ，提高產品的穩定性和可靠性 。

 1 厚膜通孔印刷的特點 

       厚膜通孔印刷是在預先打好孔的氧化鋁基板上進行絲網印刷 。這些孔一般是用激光鑽取的 ，當批量比較大時 ，采用模具孔是非常經濟的 。一般來說 ，孔的直徑並沒有一個統一的標準 ，從0.1mm到1mm不等 。一般常用的是0.3到0.6mm ，在線路要求功率較大時 ，有時也會使用槽型孔或多孔連接 。對孔的具體要求是 ，周圍無毛刺 ，內壁光滑 。 厚膜通孔印刷的基本技術要求是在帶孔的基片上進行絲網印刷 ，即在印刷動作的同時 ，在基板的另一麵施以真空以使漿料通過通孔而被吸引近孔內或到達下表麵 。不僅要求印刷出的厚膜圖形邊緣清晰 、厚度均勻 、表麵平整 、沒有明顯的印痕 ，而且還要求漿料在通孔的周圍分布均勻 、光滑且不形成毛刺 。印刷完一麵 ，進行烘幹 、燒結後 ，再反過來印刷另一麵 ，使基片兩麵印刷的漿料在孔內連通 。 

2 厚膜通孔印刷的方法 

       厚膜通孔印刷需要專用的印刷機 。該印刷機的特點是 ，它有兩套抽真空係統 ，一套是吸附 ，即通過真空的負壓作用將基片固定在印刷機台麵上 ，不至於使基板在印刷時發生移動 ；而且在刮刀印刷過後 ，使基板能與絲網正確剝離 ，而不粘附在絲網上 。因此 ，重複精度高 ，印刷土星表麵光滑 、完整 。這與常規的厚膜印刷基本相同 ，隻是因為吸附的接觸麵積小 ，所以對印刷機台麵和基板的平整度要求比較高 。通常 ，基板的平整度要求為其長邊尺寸的±0.15%以內 ，才能保證在印刷時基板被很好的吸附在印刷台麵上 ，而不發生移位 。另一套真空係統的作用是吸引 ，即通過它將導體料吸進通孔內 ，使正反麵的電路連通 。 實際中 ，通孔印刷的方案很多 。可以同時進行印刷和真空吸料 ；也可以先印刷 ，再進行真空吸料 ；有的隻在孔壁上印刷上漿料 ，或將整個小孔塞滿漿料 ；有的使漿料滲透整個孔 ，或使漿料隻流過孔深的一半多一點 ，等等 。 印刷時 ，漿料的滲透程度受很多因素的影響 ，如絲網的類型和目數 、漿料的粘度 、印刷的速率 、刮刀的壓力 、真空的吸力 、真空的持續時間以及通過孔的空氣流速等 。如果為了增大漿料對通孔的滲透程度 ，可以較小漿料的粘度 、刮刀的速度 、刮刀的工作角度和絲網的間隙 ；或者通過增大刮刀的壓力 、真空的吸力 、真空的持續時間以及通過孔的空氣流速來實現 。 根據基片的尺寸大小 、通孔的孔徑 、通孔的多少、漿料的粘度等來設計合適的通孔印刷參數 。在日本的DEK—J印刷機上 ，通孔的主要印刷參數常用Ｖ１ 、Ｖ２ 、ＶＥ及Ｓ１ 、Ｓ２ 、Ｓ３來表示 ，Ｖ１為一次吸引的時間延遲 ，Ｖ１結束後一次吸引的電磁閥打開 ；Ｖ２為二次吸引的時間延遲 ，Ｖ２結束後二次吸引的電磁閥打開 ；ＶＥ為印刷結束後吸引的時間延遲 ，ＶＥ結束後兩次吸引的電磁閥全部關閉 。Ｓ１為Ｖ１的起始位置 ，Ｓ２為Ｖ２的起始位置 ，Ｓ３為ＶＥ的起始位置 ，分別有１ 、２ 、３ 、４ 、５五個數字來供選擇 ，１代表Ｓ的起始位置從按“ＳＴＡＲＴ”健開始 ，２代表Ｓ的起始位置從印刷台麵進入開始 ，３代表Ｓ的起始位置從刮刀開始刮料算起 ，４代表Ｓ的起始位置從刮刀刮料結束算起 ，５代表Ｓ的起始位置從印刷台麵返回開始 。 試印刷時 ，首先調整吸引的真空度的大小 。真空度不能太大 ，否則就會將漿料全部吸引到基片的反麵 ，造成基片反麵被漿料汙染 ；而通孔壁上不留漿料 ，不能達到正反連通的目的 ；但真空度太小 ，就會使漿料覆蓋在孔的上麵形成毛刺 ，而不能將漿料吸引到通孔內。因此 ，必須將它們調節到一個合適的程度 。其次調整Ｖ１ 、Ｖ２ 、ＶＥ的大小及Ｓ１ 、Ｓ２ 、Ｓ３ ，尋找出最佳的延時和起始位置 ，Ｖ１ 、Ｖ２ 、ＶＥ的大小與以下因素有關 ：印刷速度 、真空度的大小 、印刷行程 、基片的大小 、通孔的孔徑 、通孔的多少 、漿料的粘度等 。各種參數調整合適後進行印刷 ，烘幹 、燒結後 ，測量通孔的導通率 ，若導通率為１００％ ，則進行批量印刷 ；否則 ，繼續調整印刷參數 ，直止試印刷的通孔導通率為１００％後 ，方可進行批量印刷 。 因為厚膜通孔印刷的變數很多 ，沒有固定的模式 ，因此 ，生產中 ，需要經過反複探索尋求最佳的印刷方案 。 

３　厚膜通孔印刷對設備的要求 

ａ）通孔印刷參數應容易設定 ，並能保證重複印刷的精度 。 ｂ）直接連接在印刷台上的真空泵有時會引起空氣湍流 ，采用獨立的真空罐與印刷台相連接 ，可有效消除空氣湍流現像 ，保證每次吸料的穩定性 。 ｃ）用手動閥難以有效的實現空氣流量的控製 ，人為因素影響較大 ，因此應使用可編程的電磁閥 ，這樣可以輕鬆實現通孔印刷參數的設定和空氣流量的控製。 ｄ）模擬式真空計指針在空氣湍流中會發生抖動 ，不易讀數 ，應使用數字式壓力計 ，除了裝在印刷台上外 ，獨立真空罐上也應安裝數字式壓力計作為真空泵啟動器 。 

４　通孔工藝在批量生產中的應用 

       厚膜通孔印刷工藝在公司用於產品的批量生產 ，導通率均達到了１００％ ，其典型產品應用情況如下 ： ａ）印刷產品ＤＣ２８Ｑ５—１ ，每片上有２６個孔 ，其中１０個孔的直徑為Φ１．２ｍｍ ，１６個孔的直徑為Φ０．４ｍｍ ，生產批量為６３０片產品 。經過對印刷參數的反複調整 ，燒成後通孔的導通率為１００％ 。 ｂ）印刷ＳＩ３２２５產品 ，每片上有２７個孔 ，孔的直徑為Φ０．３ｍｍ ，通過調整通孔印刷參數 ，導通率達到了１００％ 。 ｃ）印刷ＳＩ３２１０產品 ，每片上有２１個孔 ，孔的直徑為Φ０．３ｍｍ ，調整合適的通孔印刷參數後 ，導通率達到了１００％ 。 ｄ）印刷ＧＰ０００３產品 ，每片上有３５４個孔 ，孔的直徑為Φ０．８ｍｍ ，調整合適的通孔印刷參數後 ，導通率達到了１００％ 。 通過以上四批產品的批量生產 ，證明該通孔工藝能夠滿足實際生產的需要 ，可以在生產中批量應用 。 ５　結論 

       厚膜通孔印刷工藝的試驗成功 ，可以更進一步縮小產品體積 ，提高電路的集成度 ，也可以在不縮小產品體積的情況下減少單麵電路層數 ，提高產品的可靠性和成品率 ；在有交叉布線的產品上采用了通孔印刷技術後 ，可以取消交叉布線 ，降低了產品的操作難度 ，縮短了產品的工藝流程 ；在電阻印刷時 ，使用通孔印刷工藝 ，實現了同方合並 ，減少了電阻印刷變數 ，從而大大提高了勞動生產率 。