Курсовой - Разработка технологического процесса изготовления толстоплёночной ГИС / 4 Анализ методов производства

4 Анализ методов производства

В целом толстоплёночная технология состоит из ряда последовательных идентичных циклов, структурная схема которых приведена на рисунке 4.1. При формировании каждого слоя (резистивного, проводящего, диэлектрического и т.п.) используют соответствующие пасты, которые через сетчатый трафарет наносят на подложку, подвергают сушке и вжиганию. По завершении формирования всех слоёв все резисторы и конденсаторы проходят подгонку (обычно лазерную) до заданной точности.

Рисунок 4.1 – Структурная схема цикла толстоплёночной технологии.

Принцип трафаретной печати заключается в продавливании пасты через открытые участки тра­фарета, соответствующие рисунку топологического слоя, на под­ложку. Перенос рисунка трафарета на подложку возможен кон­тактным (рисунок 4.2,а) и бесконтактным (рисунок 4.2,б) способами.

а б

Рисунок 4.2 – а) схема контактной, б) бескон­тактной трафаретной печати и струк­тура фольгового (а) и сетчатого (б) тра­фаретов.

При контактном способе трафарет, изготовленный на основе бериллиевой бронзы БрБ-2 толщиной 0,05 мм с никелевым покрытием тол­щиной 10—13 мкм* (фольго­вый биметаллический тра­фарет), плотно прилегает к поверхности подложки (рисунок 4.2,а). Для повыше­ния конструктивной прочности открытые участки трафарета имеют сетчатую структуру, кото­рая формируется совместно с контурами элементов методом фото­литографии. Для упрощения изготовления фотошаблонов использу­ют два фотошаблона, которые на этапе экспонирования совмеща­ются: специальный фотошаблон, содержащий рисунок элементов (окон), и универсальный, содержащий растр.

При бесконтактном способе трафарет располагают над подлож­кой с зазором 0,4—1,0 мм (в зависимости от размеров трафарета). Формирование элементов происходит последовательно при движе­нии ракеля за счет упругой деформации трафарета и при переме­щении линии контакта трафарета с подложкой. Конструкцион­ной основой такого трафарета является проволочная сетка из не­ржавеющей стали, несущая маскирующее покрытие из светочув­ствительного материала (сетчатые трафареты) (рисунок 4.2,б). Перед изготовлением маскирующего покрытия сетку устанавливают в спе­циальную рамку и натягивают равномерно по контуру с усилием, обеспечивающим необходимую упругую деформацию сетки под действием нагрузки. Подобные трафареты используют в производ­стве печатных плат для нанесения защитных масок.

Фольговые трафареты обеспечивают максимальное разрешение до 70 мкм, допускают не менее 1000 циклов печати до износа и применяются при повышенных требованиях к четкости рисунка (схемы с высокой плотностью коммутации, СВЧ - схемы).

Сетчатые трафареты имеют более широкое применение. В зави­симости от материала и технологии нанесения маскирующего по­крытия сетчатые трафареты имеют максимальное разрешение 100—150 мкм и стойкость 400—2000 циклов печати. Наименьшим разрешением и стойкостью обладают покрытия на основе пигмент­ной бумаги со слоем нитрошпатлевки НЦ - 008. Более высокие раз­решение и стойкость имеют покрытия на основе пленочных фото­резистов СПФ и ТФПК и особенно на основе светочувствительного состава ФСТ. Для повышения износостойкости пленочные фоторе­зисты наносят в несколько слоёв с двух сторон сетки методом прикатки. Светочувствительным составом ФСТ пропитывают сетку пу­тем окунания или полива.

Важной характеристикой сетчатых трафаретов является размер ячеек сетки. В толстопленочной технологии используют сетки ряда 0040, 0056, 0071, 0080, 00140 по мере возрастания размера квадрат­ных ячеек, увеличения толщины проволоки и уменьшения числа ячеек на 1 мм длины. При некоторой фиксированной вязкости пас­ты более мелкие ячейки образуют более четкий контур элементов, а при заданной толщине элементов в этом случае требуются боль­шие усилия со стороны ракеля. При ограниченной растекаемости пасты и мелких ячейках сетки получают неоднородную по толщине пленку с регулярными неровностями. Крупные ячейки позволяют формировать при прочих равных условиях более толстые пленки с большей однородностью толщины. Для проводниковых и резестивных слоёв часто используют, например, сетки - 0040 с диамет­ром проволоки 30 мкм, а для диэлектрических - 0056 (диаметр проволоки 40 мкм).

Для воспроизводимости результатов в пределах рабочего поля трафарета (что особенно важно при многоместной обработке — нескольких подложек или одной групповой) он должен иметь до­статочно широкие нерабочие поля по периферии сетки.

Оптимальный зазор между сеткой и подложкой зависит от га­баритов сетки и должен обеспечивать хорошее пружинение сетки, от которого зависит четкость контура элементов. С уменьшением размеров трафарета жесткость сетки повышается и оптимальный зазор уменьшается. Усилие на сетку со стороны ракеля выбирают в пределах 10—20 Н . Ракель изготовляют из упругого износостой­кого и стойкого к органическим растворителям материала, для чего широко используют полиулетан и фторкаучук.

Угол ракеля при вершине составляет 90 или 60°. Угол наклона передней (рабочей) поверхности ракеля к плоскости подложки ре­комендуется выбирать равным 45±5°. Скорость рабочего хода ра­келя определяется главным образом вязкостью пасты и требуемой толщиной наносимого на подложку слоя и может достигать 100— 120 мм/с.