厚膜通孔印刷技术及应用

       随着厚膜电子产品的不断小型化，厚膜印刷线路的密度也不断增加，往往要求在基片的两面进行印刷，并将其连接起来。通常，基片两面印刷电路的连接是通过使用焊接电路或线夹绕过基板的边缘而实现的。这种方法需要在基板两面印刷额外的导体层和绝缘层，这样不但使制造工艺变得复杂，而且比较浪费空间。比较好的解决方案是在两面电路需要连接的地方，在基板上钻通孔进行连通。这样既可以提高产品的集成度，缩小产品体积，减轻产品重量，又可以缩短连线，减少焊接点。从而可缩短生产周期，降低产品成本，提高产品的稳定性和可靠性。

 1 厚膜通孔印刷的特点 

       厚膜通孔印刷是在预先打好孔的氧化铝基板上进行丝网印刷。这些孔一般是用激光钻取的，当批量比较大时，采用模具孔是非常经济的。一般来说，孔的直径并没有一个统一的标准，从0.1mm到1mm不等。一般常用的是0.3到0.6mm，在线路要求功率较大时，有时也会使用槽型孔或多孔连接。对孔的具体要求是，周围无毛刺，内壁光滑。 厚膜通孔印刷的基本技术要求是在带孔的基片上进行丝网印刷，即在印刷动作的同时，在基板的另一面施以真空以使浆料通过通孔而被吸引近孔内或到达下表面。不仅要求印刷出的厚膜图形边缘清晰、厚度均匀、表面平整、没有明显的印痕，而且还要求浆料在通孔的周围分布均匀、光滑且不形成毛刺。印刷完一面，进行烘干、烧结后，再反过来印刷另一面，使基片两面印刷的浆料在孔内连通。 

2 厚膜通孔印刷的方法 

       厚膜通孔印刷需要专用的印刷机。该印刷机的特点是，它有两套抽真空系统，一套是吸附，即通过真空的负压作用将基片固定在印刷机台面上，不至于使基板在印刷时发生移动；而且在刮刀印刷过后，使基板能与丝网正确剥离，而不粘附在丝网上。因此，重复精度高，印刷土星表面光滑、完整。这与常规的厚膜印刷基本相同，只是因为吸附的接触面积小，所以对印刷机台面和基板的平整度要求比较高。通常，基板的平整度要求为其长边尺寸的±0.15%以内，才能保证在印刷时基板被很好的吸附在印刷台面上，而不发生移位。另一套真空系统的作用是吸引，即通过它将导体料吸进通孔内，使正反面的电路连通。 实际中，通孔印刷的方案很多。可以同时进行印刷和真空吸料；也可以先印刷，再进行真空吸料；有的只在孔壁上印刷上浆料，或将整个小孔塞满浆料；有的使浆料渗透整个孔，或使浆料只流过孔深的一半多一点，等等。 印刷时，浆料的渗透程度受很多因素的影响，如丝网的类型和目数、浆料的粘度、印刷的速率、刮刀的压力、真空的吸力、真空的持续时间以及通过孔的空气流速等。如果为了增大浆料对通孔的渗透程度，可以较小浆料的粘度、刮刀的速度、刮刀的工作角度和丝网的间隙；或者通过增大刮刀的压力、真空的吸力、真空的持续时间以及通过孔的空气流速来实现。 根据基片的尺寸大小、通孔的孔径、通孔的多少、浆料的粘度等来设计合适的通孔印刷参数。在日本的DEK—J印刷机上，通孔的主要印刷参数常用Ｖ１、Ｖ２、ＶＥ及Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３来表示，Ｖ１为一次吸引的时间延迟，Ｖ１结束后一次吸引的电磁阀打开；Ｖ２为二次吸引的时间延迟，Ｖ２结束后二次吸引的电磁阀打开；ＶＥ为印刷结束后吸引的时间延迟，ＶＥ结束后两次吸引的电磁阀全部关闭。Ｓ１为Ｖ１的起始位置，Ｓ２为Ｖ２的起始位置，Ｓ３为ＶＥ的起始位置，分别有１、２、３、４、５五个数字来供选择，１代表Ｓ的起始位置从按“ＳＴＡＲＴ”健开始，２代表Ｓ的起始位置从印刷台面进入开始，３代表Ｓ的起始位置从刮刀开始刮料算起，４代表Ｓ的起始位置从刮刀刮料结束算起，５代表Ｓ的起始位置从印刷台面返回开始。 试印刷时，首先调整吸引的真空度的大小。真空度不能太大，否则就会将浆料全部吸引到基片的反面，造成基片反面被浆料污染；而通孔壁上不留浆料，不能达到正反连通的目的；但真空度太小，就会使浆料覆盖在孔的上面形成毛刺，而不能将浆料吸引到通孔内。因此，必须将它们调节到一个合适的程度。其次调整Ｖ１、Ｖ２、ＶＥ的大小及Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３，寻找出最佳的延时和起始位置，Ｖ１、Ｖ２、ＶＥ的大小与以下因素有关：印刷速度、真空度的大小、印刷行程、基片的大小、通孔的孔径、通孔的多少、浆料的粘度等。各种参数调整合适后进行印刷，烘干、烧结后，测量通孔的导通率，若导通率为１００％，则进行批量印刷；否则，继续调整印刷参数，直止试印刷的通孔导通率为１００％后，方可进行批量印刷。 因为厚膜通孔印刷的变数很多，没有固定的模式，因此，生产中，需要经过反复探索寻求最佳的印刷方案。 

３　厚膜通孔印刷对设备的要求 

ａ）通孔印刷参数应容易设定，并能保证重复印刷的精度。 ｂ）直接连接在印刷台上的真空泵有时会引起空气湍流，采用独立的真空罐与印刷台相连接，可有效消除空气湍流现像，保证每次吸料的稳定性。 ｃ）用手动阀难以有效的实现空气流量的控制，人为因素影响较大，因此应使用可编程的电磁阀，这样可以轻松实现通孔印刷参数的设定和空气流量的控制。 ｄ）模拟式真空计指针在空气湍流中会发生抖动，不易读数，应使用数字式压力计，除了装在印刷台上外，独立真空罐上也应安装数字式压力计作为真空泵启动器。 

４　通孔工艺在批量生产中的应用 

       厚膜通孔印刷工艺在公司用于产品的批量生产，导通率均达到了１００％，其典型产品应用情况如下： ａ）印刷产品ＤＣ２８Ｑ５—１，每片上有２６个孔，其中１０个孔的直径为Φ１．２ｍｍ，１６个孔的直径为Φ０．４ｍｍ，生产批量为６３０片产品。经过对印刷参数的反复调整，烧成后通孔的导通率为１００％。 ｂ）印刷ＳＩ３２２５产品，每片上有２７个孔，孔的直径为Φ０．３ｍｍ，通过调整通孔印刷参数，导通率达到了１００％。 ｃ）印刷ＳＩ３２１０产品，每片上有２１个孔，孔的直径为Φ０．３ｍｍ，调整合适的通孔印刷参数后，导通率达到了１００％。 ｄ）印刷ＧＰ０００３产品，每片上有３５４个孔，孔的直径为Φ０．８ｍｍ，调整合适的通孔印刷参数后，导通率达到了１００％。 通过以上四批产品的批量生产，证明该通孔工艺能够满足实际生产的需要，可以在生产中批量应用。 ５　结论 

       厚膜通孔印刷工艺的试验成功，可以更进一步缩小产品体积，提高电路的集成度，也可以在不缩小产品体积的情况下减少单面电路层数，提高产品的可靠性和成品率；在有交叉布线的产品上采用了通孔印刷技术后，可以取消交叉布线，降低了产品的操作难度，缩短了产品的工艺流程；在电阻印刷时，使用通孔印刷工艺，实现了同方合并，减少了电阻印刷变数，从而大大提高了劳动生产率。