提高CQFP外壳收缩精度和印刷精度探析

摘要：CQFP型谱系列外壳由于其最小引线节距为0.635mm，最小的印刷线宽和间距达到0.15mm以下，因此，在外壳加工工艺中对陶瓷的收缩精度和金属化印刷精度提出很高的要求。为了提高生产效率，降低生产成本，在开展CQFP型谱项目产品研制时，在127mm×127mm的生瓷片上，采取大版印刷、注浆、叠片、层压、生瓷坯切割等大版生产工艺，如果收缩率不稳定会给生产工艺带来许多问题。如切割工装、装配模具等的变化，并无法保证产品质量的一致性和可靠性。为此。对CQFP外壳收缩精度和印刷精度开展了工艺技术研究。

关键词：粘结剂；塑化剂；分散剂；丝网模版‘丝网印刷

中图分类号：TM385

文献标识码：A

文章编号：1672-3198(2009)08-0286-02

1　CQFP外壳陶瓷收缩精度

1.1 影响陶瓷收缩精度的因素

陶瓷外壳是通过瓷料配制、生瓷加工、高温烧结等多道工序后才完成的，烧结时经过一系列的物理过程和化学反映，瓷体随温度上升将逐渐收缩，直至烧结结束，瓷体收缩停止才形成外壳的最终尺寸。由此可知，烧结前和烧结后尺寸是不相同的，两者相差愈大，表明其收缩率愈大。它们不仅要求性能优良、外观整洁，而且尺寸严格，公差范围很小。为此，要严格控制收缩率以保证产品的最终尺寸，并达到保证产品的合格率。

影响瓷体收缩率的变化的因素有许多，包括陶瓷浆料性质变异，球磨方式，有机添加方式及原材料特性，其主要因素如下所列：

(1)氧化铝含量；

(2)粘结剂种类；

(3)粘结剂与塑化剂含量；

(4)粘结剂与塑化剂的比例；

(5)分散剂含量；

(6)溶剂的添加量；

(7)磨球量；

(8)球磨罐的转速。

1.2　保持收缩率的稳定性

设计了两个阶段的试验方案，第一阶段试验主要是找出影响收缩率的最主要因素，进而有效的加以控制。第二阶段试验主要是为针对最主要因素找出其工作区间。第一阶段主要对氧化铝含量、粘结剂种类、粘结剂与塑化剂含量、粘结剂与塑化剂的比例、分散剂含量等因素进行配比试验，通过对十六种配比的试验，测量的收缩率分布在1.2158～1.1776，相差约4％，差异相当大。从试验中得到影响陶瓷收缩率的最主要因素是粘结剂及塑化剂含量，而依次是粘结剂与塑化剂的比例，粘结剂种类与分散剂含量之间的交互作用，粘结剂种类与粘结剂与塑化剂的比例的交互作用，分散剂含量及氧化铝含量。经过第一阶段的试验确定第二阶段试验主要针对粘结剂与塑化剂含量、粘结剂与塑化剂的比例、分散剂的含量进行试验，通过二十七个不同试验测得收缩率在1.1841～1.1862，差距已减至0.2％。综合第一阶段及第二阶段结果，得出如下结论：

(1)氧化铝含置：对收缩率有影响，但其影响未比对翘曲度的影响大。

(2)粘结剂的种类：对翘曲度无明显影响，但对收缩率的影响比其他材料大。

(3)粘结剂与塑化剂的含量：对收缩率有显著的影响。

(4)粘结剂与塑化剂的比例：对收缩率有较大的影响。

(5)分散剂的含量，仅对收缩率有一定影响。

由此可知，要稳定地控制陶瓷收缩率，首先要保证粘结剂种类的稳定，同时要保持合适的粘结剂与塑化剂的含量。当然，层压、烧结工序的各种工艺参数设置对瓷体收缩率也会产生不同程度的影响，因此。在实际生产过程中，必须掌握以下几方面的问题，才能使瓷体的收缩率得到保证。

(1)要严格控制各种料料种类特别是粘接剂种类的稳定；

(2)必须严格按照材料的配比进行配料，对其材料的纯度、颗粒度都应达到规定的要求，并且计量要准确，球磨混合要均匀；

(3)严格按照层压、烧结工序规定的各工艺参数进行层压和烧结，特别是烧结工序，对升温、保温、降温三个环节所规定的温度和时间都要充分保证和控制。

2　窄线条印刷精度

印刷是通过丝网膜把金属化浆料印在陶瓷基片上。得到要求图形的工艺过程。印刷图案要达到完整、清晰、厚度均匀，无短路、开路、网纹等要求，除了要有匹配的金属浆料外，还要求定位准确和较好的印刷工艺和设备。

2.1　影响丝网印刷精度的因素

印制板图形印刷精度包括以下两个方面内容：一是指印刷的图形线条幅向失真度小，线条幅宽精度±0.05mm；二是指印刷图形位置精度要求高，图形长度为500mm内时，位置偏差

主要有以下几方面因索：

(1)丝网制版材料和印料的选择：包括网框材料、丝网材质、目数、颜色及印刷浆料性能；

(2)丝网印刷设备、工装：即丝网印刷机，定位工装等；

(3)生产工艺：包括绷网、丝网制版、印刷工艺等；

(4)工作环境条件：工作场地的温度、湿度、洁净度，尤其是沽净度是影响产品质量的重要因素；

(5)人是影响工程质量的最主要因素。操作者必须有高度的责任心和较高的技术素质。

在此重点讨论前几方面的因素对印制图形印刷精度的影响的原理及提高精度的措施和方法。

2.2　提高丝网模版质量是保证丝网印刷精度的前提

影响丝网模版质量的因素有不锈钢丝网、费林膜、制版的绘制等材料的质量。丝网模版的制作涉及到网框、丝网及绷网，制版及感光材料等若干因素。

2.2.1　网框材料的选择

一般选用LY12、LF2等硬质合金铝方型材。尺寸选用宽20mm，厚20mm，四角用氩弧焊接或铆接加工而成。金属框架精度高，尺寸稳定。

2.2.2　丝网材料的选择

目前用得最多的是尼龙丝网和不锈钢丝网。尼龙丝网耐热性较差，受热后易产生热塑性变形，使张力不均匀，影响网印质量。粘结绷网或丝网模版制作不宜高温烘烤。不锈钢丝网耐热性较好，尺寸稳定，图形不因温度和湿度的变化产生较大的变动。为了保证网印图形精度最好选用不锈钢丝网。同时应选用丝网目数较高，丝径较细，网眼较小的丝网。

2.2.3　绷网

绷网是一不可勿视的环节，要制出高精度的印制图形首先要求绷网符合质量要求，最好采用气动绷网机，绷网的质量要求如下。

①绷网张力合适、均匀。

并非张力愈大愈好，张力过大，超出材料弹性极限，丝网就会丧失弹性，变脆甚至断裂。张力不足丝网松软，缺乏回弹力。应按照额定张力，再根据作业条件给以考虑，使其整个网版面上张力均匀。经工艺试验绷网张力在29N／cm0合适。

②经纬网丝保持垂直。

绷好的丝网的经纬线应尽可能与网框边保持垂直。绷网时一是正拉丝网，即力与丝向保持一致；二是被网夹夹持着的丝网拉伸时能横向移动。

③防止松弛。

为了减小绷好的网随时间的推移，网版会变松或越用越松，产生张力下降，应采取持续拉网和反复拉紧绷网方法，使一部分张力松弛于固网前完成。

2.2.4　丝网模版制版工艺

目前用得最多的是直接法制作丝网模版，在此制作工艺中注意上胶涂层的厚度合适。严格控制干燥、曝光、显影等环节，方能得到高质量的丝网模版。

2.3　控制丝网印刷过程中各影响因素。提高网印精度

在丝网印刷图形加工过程中，首先要求印料性能良好，其次必须严格控制印刷设备、工装、刮板、网距、刮印压力等工艺因素。

2.3.1　金属浆料必须具备以下性能

化学稳定性好；干燥速度适宜；金属浆颗料均匀；粘度合适、触变性好、颜色合适；透印力好；便于干燥。

2.3.2　设备工装

采用印刷精度较高的丝网印刷机可排除许多人为不稳定因素，定位工装可直接利用机台面纵向可调定位销定位(定位孔可由数控钻钻剂)。

2.3.3　其它工艺因素

刮板材质、刮板宽度、硬度、刮印角度、刃口状态及网距、刮印压力等都很重要，应选用聚酯橡胶制作刮板。刮板宽度适当。过宽易造成图形失真，刮板硬度多数在肖氏A60～80范围之内，刮印角度为20～30°，刃口须经常保持平锐。网距一般为2～4mm且网版平行于台面。刮印压力以印出清晰图形为宜。

综上所述若干工艺因素中，影响线条图形精度的主要因素包括印刷浆料、刮板硬度、刃口状态、刮印压力及角度等，而网印设备、工装、网距及刮板宽度等主要因素影响印刷图形的位置精度，高质量的丝网模版是提高印刷精度必不可少的。