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第 十 二 章 集 成 电 路 印 刷 集 成 电 路 (Integrated Circuit : IC) 指 以 半 导 体 晶 体 材 料 为 基 础 ， 采 用 专 门 的 工 艺 技 术 将 组 成电 路 的 元 器 件 和 互 连 线 集 成 在 基 片 内 部 、 表 面 或 基 片 之 上的 微 小 电 路 或 系 统 。集 成 度 ： 指 在 一 定 尺 寸 的 芯 片 上 可 以 做 出 多 少 个 晶 体 管 。 一 、 概 述 1 集 成 电 路 的 分 类 (Integrated Circuit:IC) 按 其 基 本 构 成 不 同 分 为 两 类 ： 半 导 体 IC和 混 合 IC（ 薄 膜IC、 厚 膜 IC、 组 合 IC） ； l 半 导 体 IC： 也 称 整 体 集 成 电 路 ， 是 在 半 导 体 基 板 上 由 晶体 三 极 管 、 晶 体 二 极 管 和 电 阻 电 容 构 成 的 一 体 化 电 路 。l 混 合 IC： 将 用 于 电 路 中 的 晶 体 三 极 管 、 晶 体 二 极 管 的 硅材 料 ， 基 板 的 绝 缘 材 料 ， 配 线 部 分 的 其 他 材 料 混 合 ， 制成 混 合 IC。 2 厚 膜 集 成 电 路 适 用 于 耗 电 小 、 大 功 率 、 高 电 压 电 路 ， 成 本 低 ， 适 合 大批 量 生 产 制 作 ： 是 将 导 体 、 电 阻 、 电 容 等 用 特 殊 油 墨 印 刷 在 陶瓷 上 ， 再 通 过 烧 结 使 其 得 到 所 要 求 的 电 气 性 能 。 构 成 ： 基 板 ， 导 体 ， 电 阻 元 件 ， 电 介 体 元 件 ， 电 感 元件 ， 有 源 元 件 ， 内 部 接 线 ， 外 装 等 8部 分 构 成 ； 应 用 ： 电 子 工 业 ， 军 事 宇 航 领 域 ， 民 用 工 业 等 。 厚 膜 IC的 构 成 基 板 ： 矾 土 陶 瓷 、 镁 橄 榄 石 陶 瓷 、 锆 质 陶 瓷 、 滑石 质 高 绝 缘 陶 瓷 、 莫 来 石 陶 瓷 、 堇 青 石 陶 瓷 等导 体 ： Pd-Ag， Pt-Ag， Au， Ag电 阻 元 件 ： 金 属 釉 电 阻 （ RuO2系 ， Ag-Pd系 ） ，树 脂 系 碳 素 皮 膜电 介 体 元 件 ： 陶 瓷 电 容 器 ， 层 合 片 型 陶 瓷 电 容 器 ，圆 片 型 钽 固 体 电 解 电 容 器 ， 薄 膜 及 厚 膜 电 容 器电 感 元 件 ： 薄 膜 及 厚 膜 线 圈 ， 磁 芯 线 圈有 源 元 件 ： 各 种 半 导 体 组 件 ， 箔 片 晶 体 三 极 管 ，IC箔 片内 部 接 线 ： 超 声 焊 接 、 软 熔 钎 焊 、 特 殊 软 钎 焊外 装 ： 浸 渍 环 氧 树 脂 涂 装 及 模 具 等 二 、 厚 膜 集 成 电 路 的 制 作 1 工 艺 过 程 ： 主 要 由 印 刷 和 烧 结 工 艺 组 成 ， 制 作 工 艺 的前 后 顺 序 由 各 工 序 的 烧 结 温 度 决 定导 体 印 刷 与 烧 结 电 介 体 印 刷 与 烧 结（ 导 体 油 墨 ， 850 1000） (电 介 油 墨 ， 绝 缘 油 墨 ， 850 900 ) 电 极 印 刷 与 烧 结 电 阻 印 刷 与 烧 结 电 阻 、 静 电 容 量 修 正(导 体 油 墨 ， 750 800 ) (电 阻 油 墨 ， 700 760 ) 保 护 涂 层 印 刷 与 烧 结 有 源 元 件 管 芯 联 接(玻 璃 油 墨 ， 540 ) (硅 晶 体 三 极 管 、 硅 二 极 管 ， 硅 半 导 体 IC， 400420 )有 源 元 件 导 线 连 接 有 源 元 件 保 护 覆 层(金 属 导 线 或 Al线 300 350 ) (硅 树 脂 ， 200 ) 组 装 元 件 外 引 线 的 钎 焊 外 涂 装(微 型 晶 体 三 极 管 ) (树 脂 )基 本 原 则 ： 将 烧 结 温 度 高 的 工 序 放 在 前 面 ， 以 避 免 因 烧 结 温 度过 高 而 影 响 厚 膜 IC的 电 气 性 能 。 2 印 刷 印 刷 方 式 ： 基 板 为 硬 性 陶 瓷 材 料 ， 本 身 没 有 吸 墨 性 ， 而要 求 墨 层 较 厚 ， 选 用 丝 网 印 刷 ； 承 印 物 陶 瓷 材 料 ， 印 墨 特 殊 油 墨 制 版 ： 阳 图 原 稿 ， 直 接 感 光 制 版 法 ， 不 锈 钢 丝 网 ， 金 属 网框 ； 印 刷 工 艺 ： 平 面 丝 网 印 刷 机 ， 要 求 印 刷 位 置 准 确 一 致 ，印 压 合 理 ， 墨 层 厚 度 均 匀 。 3 基 板要 求 耐 高 温 ， 耐 烧 结 ， 不 与 油 墨 发 生 反 应 ， 对 玻 璃 粉 的附 着 性 良 好 ， 表 面 光 滑 ， 机 械 强 度 和 尺 寸 稳 定 性 良 好 。主 要 材 料 氧 化 铝 （ 纯 度 96%） ， 厚 度 0.30-1.5 ， 标 准 尺寸 50 50 。种 类 氧 化 铝 陶 瓷 基 板 ， 镁 橄 榄 石 陶 瓷 基 板 ， 高 频 绝 缘 石陶 瓷 基 板 ， 锆 石 陶 瓷 基 板 ， 莫 莱 石 陶 瓷 基 板 ， 堇 青 石 陶 瓷基 板 等 4 油 墨作 为 电 子 元 件 的 构 成 材 料 ， 应 满 足 集 成 电 路 电 气 性 能 的 要 求 。导 体 油 墨 ： 由 金 属 粉 末 、 玻 璃 粉 、 连 结 料 和 添 加 剂 构 成 ；Ag-Pd系 导 体 油 墨 配 方金 属 粉 末银 粉 Pd粉 玻 璃 粉Bi 2O3 硼 硅 酸玻 璃 粉 树 脂乙 基 纤维 素 溶 剂丁 基 二 甘 醇乙 醚 醋 酸 萜 烯 油 （ a） 印 刷 ： 印 刷 后 形 成 导 电性 油 墨 皮 膜 ， 金 属 粉 末 和 玻 璃粉 均 匀 分 散 在 连 接 料 树 脂 中（ b） 烧 结 ： 连 接 料 树 脂 开 始燃 烧 ， 墨 层 体 积 减 少 ， 玻 璃 粉软 化 熔 融 后 向 基 板 表 面 扩 展 ，和 金 属 粉 末 粘 结 在 一 起（ c） 冷 却 ： 玻 璃 粉 紧 紧 填 充排 列 ， 和 金 属 粉 末 有 序 粘 结在 一 起 ， 形 成 金 属 粉 末 整 齐排 列 的 墨 层 ， 以 实 现 油 墨 皮膜 的 导 电 性 能 导 电 性 油 墨 的 印 刷 、 烧 结 冷 却 过 程1-玻 璃 粉 2-树 脂 3-金 属 粉 末 4-基 板 电 阻 油 墨 ： 主 要 由 金 属 粉 末 构 成 电 阻 皮 膜 ； 金 属 粉 末 （ Ag、 Au） 电 阻 油 墨 组 成 铂 （ Pd、 Pt、 Ru） 硼 硅 酸 盐 系 玻 璃 粉 +树 脂 +溶 剂 添 加 剂 ： 金 属 氧 化 物 粉 末 电 阻 值 大 小 由 油 墨 成 分 、 烧 结 条 件 等 决 定 电 介 油 墨 ： 钛 酸 钡 与 玻 璃 熔 化 后 急 速 冷 却 制 成 玻 璃 粉 末 ， 并与 树 脂 、 溶 剂 混 合 ， 可 作 为 电 容 器 使 用 ； 绝 缘 油 墨 ： 主 要 作 为 电 阻 厚 膜 保 护 或 配 线 的 多 层 交 叉 绝 缘 ； 有 源 油 墨 ： 硒 、 硫 化 镉 、 硒 化 镉 、 硫 化 锌 等 ， 主 要 形 成 半 导体 组 件 和 晶 体 三 极 管 等 , 烧 结 工 艺 要 求 更 严 格 5 烧 结 与 修 正烧 结 ： 合 理 控 制 烧 结 温 度 和 烧 结 时间 ， 保 证 厚 膜 IC的 电 气 性 能 。工 艺 过 程 ： 预 加 热 升 温 烧 结 冷 却预 加 热 ： 50 400 ， 墨 层 有 机 连接 料 燃 烧 气 化升 温 ： 400 800 ， 金 属 氧 化 或还 原 反 应 ， 并 使 金 属 粒 子 熔 化 ， 使印 刷 图 文 得 到 要 求 的 电 气 性 能烧 结 ： 800 恒 温 ， 使 玻 璃 粉 元 素熔 化 ， 金 属 成 分 固 着 在 基 板 上冷 却 ： 快 速 冷 却 ， 避 免 继 续 反 应 修 正 ： 电 阻 油 墨 进 行 烧 结 后 对 电 阻 的 大 小 要 进 行 修 正 ，只 能 增 大 ； 电 路 设 计 时 的 电 阻 要 稍 小 一 些方 法 喷 射 氧 化 铝 粉 末 ， 使 电 阻 表 面 平 整 化 ， 提 高 电 阻 值 。三 、 发 展 方 向 1 提 高 印 刷 网 版 的 精 度 ； 2 研 究 高 性 能 的 专 用 特 殊 油 墨 ； 3 提 高 丝 网 印 刷 机 的 精 度 和 效 率 ； 4 增 进 微 型 电 路 集 成 块 的 实 用 化 。 丝 印 缺 陷 对 厚 膜 电 路 的 影 响 厚 膜 种 类 印 刷 缺 陷 给 成 品 带 来 的 影 响导 体 中 空分 辨 力 低膜 厚 不 适 当 导 线 产 生 凹 陷 ,电 路 产 生 短 路膜 厚 导 电 性 差 ,耐 焊 性 高 ,膜 厚 过 厚 则 影 响 电 阻 和 介 电体 的 并 存 性 问 题电 阻 器 膜 厚 不 适 当 墨 膜 过 薄 ,电 阻 值 比 预 定 值 要高 ,膜 厚 过 厚 则 需 多 余 的 激 光调 整 ,且 调 整 后 的 稳 定 也 不 好 介 电 体 中 空 和 针 空封 闭 辅 助 孔膜 厚 不 适 当 电 路 产 生 凹 陷 ,不 能 导 通 ,膜 厚 过 薄 , 绝 缘 性 要 差 ,甚 至短 路焊 料 油 墨 印 量 不 足 润 湿 不 完 全 习 题1.集 成 电 路 按 其 基 本 构 成 不 同 可 分 为 几 种 类 型 ?2.什 么 是 半 导 体 IC和 混 合 IC?3.说 明 厚 膜 IC 的 应 用 与 构 成4.制 作 厚 膜 IC为 何 一 般 采 用 丝 网 印 刷 方 式 ?如 何 合 理 选 择 丝网 材 料 和 线 数 ?对 丝 网 印 刷 机 有 哪 些 要 求 ?5.说 明 烧 结 工 艺 在 厚 膜 IC制 作 中 的 重 要 性 第 十 三 章 铭 牌 印 刷（ Nameplate Printing） 一 、 概 述1.定 义 ： 铭 牌 印 刷 是 指 以 铭 牌 为 主 要 产 品 的 印 刷 。2.材 料 ： 过 去 采 用 铜 、 铁 等 ， 现 在 大 多 采 用 铝 制 、 塑 料 制 ，不 干 胶 铭 牌 等3.铝 制 铭 牌 的 制 作 方 法 ：l 铝 制 材 料 直 接 使 用l 耐 酸 铝 铭 牌 （ 利 用 氧 化 铝 对 染 料 的 特 殊 吸 附 作 用 进 行 ） 二 、 铝 制 铭 牌 的 加 工 方 法1.印 刷 方 式 ：l 普 遍 采 用 ： 照 相 感 光 、 丝 网 印 刷l 大 批 量 生 产 ： 平 版 胶 印l 异 型 表 面 ： 移 印2. 铝 材 选 用 ： 工 业 纯 铝 （ 硬 状 态 、 半 硬 状 态 、 退 火 状 态 ）不 翘 曲 、 表 面 光 洁 无 划 伤 砂 眼 、 公 差 符 合 要 求 3.表 面 处 理化 学 覆 膜 、 阳 极 氧 化 、 电 镀 、 涂 装4.机 械 预 处 理 喷 砂 、 抛 光 、 雕 刻 三 、 耐 酸 铝 制 铭 牌 的 加 工1.选 材 ： 铝 板 （ 采 用 国 标 ）2.预 处 理 ： 机 械 预 处 理 、 化 学 处 理 、 电 化 学 处 理 等预 处 理 处 理 方 法 用 途机 械预 处 理 抛 光 ： 磨 料 放 在 织 布 内 研 磨 消 除 表 面 划 痕 、 装 饰喷 丸 ： 用 压 缩 空 气 将 磨 料 喷 射 铝 表 面 消 除 表 面 划 痕 、 装 饰刷 式 研 磨 使 表 面 光 洁 ， 装 饰雕 刻 或 压 痕 装 饰 ， 表 面 有 压 凸 效 果 化 学 处 理 化 学 研 磨 ： 强 酸 液 研 磨 装 饰 ， 反 射 光 泽 较 高蚀 刻 ： 酸 碱 腐 蚀 装 饰 ， 表 面 有 立 体 感电 化 学处 理 电 解 研 磨 ： 电 解 法 表 面 研 磨 装 饰 ， 产 生 镜 面 光 泽 3.耐 酸 铝 的 加 工 ： 阳 极 氧 化 处 理 （ 电 解 ）l铝 材 为 阳 极 ， 铅 板 为 阴 极 ， 电 解 液 采 用硫 酸 溶 液 （ 提 高 导 电 度 ， 增 加 电 子 传 递 速度 ， 起 催 化 剂 作 用 ） ， 通 过 控 制 电 压 完 成电 解 作 用 阳 极 ： 2OH- H2O+O+2e 2Al+3O Al2O3 阴 极 ： 2H+2e H2l氧 化 处 理 结 果 ： 在 铝 板 表 面 形 成 一 定 厚度 的 坚 硬 致 密 的 氧 化 膜l处 理 条 件 ： 硫 酸 浓 度 （ 7 20mol%， 起到 增 加 电 解 液 的 导 电 度 ， 增 加 水 的 解 离 度的 作 用 ） ， 电 流 密 度 （ 0.8 2.0A/dm 2）， 电 解 液 温 度 （ 18 25 ） ， 时 间 （ 15 60分 ） 4.印 刷l照 相 感 光 ： 涂 布 感 光 乳 剂 照 相 软 片 密 附 曝 光 显 影 染 色 （ 油 溶 性 染 料 ） 除 去 保护 膜 封 孔 处 理铭 牌 制 作 工 艺 过 程1-感 光 剂 2-耐 酸 铝 层 3-铝 基 材 4-照 相 软 片 密 附 5-保 护 膜 6-染 色 后 的 耐 酸 铝 7-保 护 膜 剥 离 后 封 孔 处 理 l 丝 网 印 刷 ： 耐 酸 铝 层 直 接 染 色 丝 网 印 刷 保 护膜 去 除 不 印 部 分 的 染 料 蚀 刻 耐 酸 铝 加 工 染 色 油 墨 去 除丝 网 印 刷 的 立 体 铭 牌 制 作 工 艺1-铝 材 2-耐 酸 铝 膜 3-油 墨 4-染 色 的 耐 酸 铝5-蚀 刻 6-耐 酸 铝 加 工 7-染 色 8-油 墨 去 除 5.封 孔原 因 ： 耐 酸 铝 层 染 色 后 还 具 有 一 定 吸 附 能 力方 法 ： 沸 水 或 加 压 水 蒸 气 处 理 Al2O3 Al2O3 H2O目 的 ： 去 除 残 余 吸 附 能 力 ， 使 表 面 失 去 活 性四 、 胶 印 制 铭 牌1.分 类 ： 平 压 式 、 圆 压 式 、 轮 转 式2.印 版 ： 多 采 用 PS版3.制 作 工 艺选 材 （ 根 据 国 标 ） 预 处 理 （ 细 化 、 碱 腐 蚀 、 研 磨 ） 涂布 （ 乙 烯 系 清 漆 ） 印 刷 （ 醇 酸 系 油 墨 ） 上 光 （ 醇 酸 系树 脂 ） 覆 膜 习 题1.什 么 是 铭 牌 印 刷 ？2.铝 制 铭 牌 有 哪 两 种 制 作 方 法 ？3.简 述 丝 网 方 法 印 制 铭 牌 的 工 艺 过 程 .4.按 印 刷 方 式 不 同 ， 胶 印 铭 牌 印 刷 分 为 几 种 ？5.印 刷 后 要 对 耐 酸 铝 制 铭 牌 进 行 封 孔 处 理 的 目 的 是 什 么 ？6.说 明 胶 印 制 铭 牌 的 制 作 工 艺 . 第 十 四 章 其 他 特 种 印 刷 发 泡 印 刷 贴 花 印 刷 一 、 发 泡 印 刷 ： （ Foam printing) 定 义 ： 用 微 球 发 泡 油 墨 通 过 丝 网 印 刷 到 纸 张 或 织 物 上 ， 经加 热 获 得 突 起 图 文 或 盲 文 读 物 的 印 刷 方 式 。 特 点 ： 印 迹 呈 现 凹 凸 立 体 效 果 。 应 用 ： 商 品 装 潢 ， 书 刊 装 帧 ， 盲 文 读 物 等 。 分 类 ： 根 据 油 墨 构 成 和 发 泡 方 式 不 同 分 为 两 种 ： 微 球 发 泡印 刷 和 沟 底 发 泡 印 刷 （ 包 括 化 学 发 泡 和 机 械 压 花 发 泡 ） 。 1 微 球 发 泡 印 刷 原 理 ： 将 微 球 发 泡 油 墨 通 过 丝 网 转 印 到 承 印 物 上 形 成 印 迹 ，然 后 加 热 使 墨 层 中 的 微 球 膨 胀 ， 形 成 无 数 小 气 泡 ， 从 而 使 图 文墨 层 凸 起 。 微 球 发 泡 油 墨 ：l作 用 ： 高 分 子 聚 合 物 单 体 合 成 后 制 成 的 中 空 可 塑 性 小 球 （ 直径 5-80微 米 ） 内 部 充 有 低 沸 点 溶 剂 ， 加 热 后 ， 溶 剂 气 化 使 微 球体 积 膨 胀 直 径 增 加 到 5-30倍 ， 在 承 印 物 表 面 形 成 凸 起 的 图 文 。l构 成 ： 色 素 （ 10%， 色 浆 ， 决 定 油 墨 颜 色 ） ， 微 球 （ 20%，发 泡 源 ， 强 度 及 大 小 由 微 球 发 泡 剂 含 量 及 在 油 墨 中 的 均 匀 性 决定 ） ， 连 结 料 （ 60%， 丙 烯 酸 酯 类 ） ， 稳 定 剂 （ 5%， 尿 素 ， 吸湿 性 好 ， 加 速 膨 胀 、 扩 散 ） 、 助 剂 （ 5%） 2 沟 底 发 泡 印 刷定 义 ： 采 用 丝 网 印 刷 将 沟 底 发 泡 油 墨 印 刷 到 基 材 上 ， 使用 化 学 发 泡 或 机 械 压 花 方 法 以 获 得 浮 凸 图 文 。原 理 ： 发 泡 剂 受 热 后 汽 化 ， 使 油 墨 层 形 成 无 数 微 小 的 气孔 ， 以 构 成 凸 起 的 图 文 。油 墨 ：构 成 色 素 （ 2%， 颜 料 ） 树 脂 连 结 料 （ 40%， 聚 氯 乙 烯 树 脂 ） 发 泡 剂 （ 2%， 发 泡 源 ， 偶 氮 二 甲 基 酰 胺 ） 增 塑 剂 （ 36%， 苯 二 甲 酸 二 辛 酯 ） 稳 定 剂 （ 2%， 二 盐 基 性 亚 磷 酸 铝 ） 填 充 剂 （ 18%， 碳 酸 钙 ） 发 泡 工 艺 化 学 发 泡 印 刷 后 的 印 品 放 在 发 泡 机 内 加 热 ， 使 发 泡 剂分 解 放 出 气 体 ， 完 成 发 泡 ； 加 热 温 度 决 定 发 气 量 和 发 泡程 度 ；机 械 压 花 工 艺 加 热 发 泡 后 ， 用 沟 底 压 花 滚 筒 进 行 加 热轧 压 ， 形 成 浮 凸 图 文 3 影 响 发 泡 印 刷 质 量 的 因 素发 泡 剂 的 含 量 及 均 匀 性 ， 增 塑 剂 的 含 量 ， 加 热 温 度 ， 加热 时 间 等 。 二 、 贴 花 印 刷 （ Decal Printing ） 间 接 转 移 印 刷定 义 ： 是 用 平 版 胶 印 将 图 案 印 在 涂 胶 纸 或 塑 料 薄 膜 上 ，将 其 贴 在 被 装 饰 物 的 表 面 ， 通 过 转 移 而 得 到 贴 花 图 案 。应 用 ： 机 电 产 品 的 商 标 、 标 志 印 刷 ， 瓷 器 等 装 饰 品 的 印刷 。1 转 印 纸 ： （ 贴 花 纸 ） 采 用 专 业 裱 纸 机 复 合 而 成 ；2 承 印 物 ： 不 规 则 曲 面 承 印 表 面 ， 各 种 成 型 物 等 ；3 制 版 ： 印 版 图 文 为 正 向 ； 4 印 刷 ：l采 用 平 版 胶 印 ， 印 前 在 转 印 纸 施 胶 面 上 涂 布 调 墨 油 。l印 刷 色 序 为 先 印 透 明 性 强 的 油 墨 ， 后 印 遮 盖 力 强 的 油 墨 ，最 后 加 印 白 墨 作 为 底 色 ；l瓷 器 贴 花 印 刷 使 用 耐 高 温 颜 料 特 殊 油 墨 ， 商 标 贴 花 印 刷 可使 用 普 通 胶 印 油 墨 或 金 属 印 刷 油 墨 。5 转 印 ：l商 标 贴 花 ： 承 印 物 表 面 涂 布 调 墨 油 贴 润 湿 裱 纸 加 压 揭 裱 纸l瓷 器 贴 花 ： 承 印 物 表 面 涂 布 明 胶 液 贴 裱 纸 压 印 干 燥浸 湿 剥 离 清 洗 胶 层6 后 加 工 ： 商 标 贴 花 ： 涂 漆 上 光 干 燥 瓷 器 贴 花 ： 烧 结 冷 却 工 艺 过 程 ：制 版 印 刷 转 印 后 加 工 上 光 干 燥烧 结 冷 却裱 纸 制 作 商 标 贴 花瓷 器 贴 花 习 题1.什 么 是 发 泡 印 刷 ?有 何 特 点 ?如 何 分 类 ?2.微 球 发 泡 印 刷 基 本 原 理 如 何 ?其 油 墨 如 何 构 成 ?3.什 么 是 沟 底 发 泡 印 刷 ?其 发 泡 形 式 有 哪 几 种 ?4.什 么 是 贴 花 印 刷 ?5.贴 花 印 刷 工 序 中 商 标 与 瓷 器 的 转 印 过 程 有 何 不 同 ?6.贴 花 印 刷 工 序 中 商 标 与 瓷 器 的 后 处 理 工 艺 有 何 不 同 ？ The End