论文部分内容阅读
电子制造向短时效、集成化、小型化、小批量、多品种以及三维制造的方向发展,对快速高效低成本的制造技术有着强烈的需求。直写技术由于具有无需掩膜、精度高、易于修改、研制周期短、材料选择范围广且利用率高、所需成本低、对环境污染小等优点,得到了广大工程技术人员的重视,其发展极为迅速。
直写技术有多种方式,每种直写方式都有其优点和缺点,根据需要可以进行不同直写技术的复合,以达到更高的直写精度。本文提出了微笔直写、基于微笔的激光直写和微喷直写、基于微喷的激光直写等技术,研究了直写系统硬件组成和相应的直写机理,然后在实验的基础上研究各直写工艺,并成功地在96wt%Al2O3陶瓷基板上制备了厚膜电阻。
微笔直写采用微流动沉积的方式,直接在基板上形成厚膜电阻。分析了电阻浆料的流变特性,建立微流动沉积成形的简单模型,研究了工艺参数对电阻线宽和膜厚的影响规律。结果表明,随着笔头内径、驱动气压增大,电阻线宽变大,膜层变厚;直写速度增大,电阻线宽变小、膜层变薄;浆料粘度增大,电阻线宽变小、膜层变厚。在微笔直写的基础上复合激光直写,研究了相应的复合直写工艺。结果表明,激光功率和离焦量增大,激光直写电阻的线宽变大;随着激光扫描速率增大,线宽变小,膜厚亦减小。
微喷直写用微型雾化喷嘴把电阻浆料雾化成雾滴,喷射沉积在基板上形成电阻膜层。用CFD软件Fluent模拟了喷嘴的气体流场,结果表明,液体喷嘴出口长度0-0.25mm、气体射流角度20°、柱形液体喷嘴端口,在液体喷嘴前端形成强紊流区和细长的集约束段,实验结果与模拟一致。分析了雾化喷嘴的雾化流场分布和成膜过程,研究了雾化和沉积工艺规律。结果表明,随着施压驱动气压、喷嘴端面到基板距离的增大,电阻线宽增加,直写速度、雾化气压增加,电阻线宽变小。微喷直写后复合激光直写,讨论了激光功率、扫描速率、离焦量等因素对激光直写电阻线宽的影响,工艺规律同基于微笔的激光直写。
分析了微笔和微喷直写钌系厚膜电阻的烧结机理和导电机理,钌系厚膜电阻是基于导电链组成的三维导电网络结构,采用隧道势垒模型能较好地解释相关现象。结合SEM和EDS分析了基于微笔和微喷的激光直写厚膜电阻的机理。