提高ＣＱＦＰ外殼收縮精度和印刷精度探析

陳小紅

摘要：CQFP型譜系列外殼由于其最小引線節(jié)距為0.635mm，最小的印刷線寬和間距達到0.15mm以下，因此，在外殼加工工藝中對陶瓷的收縮精度和金屬化印刷精度提出很高的要求。為了提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，在開展CQFP型譜項目產(chǎn)品研制時，在127mm×127mm的生瓷片上，采取大版印刷、注漿、疊片、層壓、生瓷坯切割等大版生產(chǎn)工藝，如果收縮率不穩(wěn)定會給生產(chǎn)工藝帶來許多問題。如切割工裝、裝配模具等的變化，并無法保證產(chǎn)品質量的一致性和可靠性。為此。對CQFP外殼收縮精度和印刷精度開展了工藝技術研究。

關鍵詞：粘結劑；塑化劑；分散劑；絲網(wǎng)模版‘絲網(wǎng)印刷

中圖分類號：TM385

文獻標識碼：A

文章編號：1672-3198(2009)08-0286-02

1CQFP外殼陶瓷收縮精度

1.1影響陶瓷收縮精度的因素

陶瓷外殼是通過瓷料配制、生瓷加工、高溫燒結等多道工序后才完成的，燒結時經(jīng)過一系列的物理過程和化學反映，瓷體隨溫度上升將逐漸收縮，直至燒結結束，瓷體收縮停止才形成外殼的最終尺寸。由此可知，燒結前和燒結后尺寸是不相同的，兩者相差愈大，表明其收縮率愈大。它們不僅要求性能優(yōu)良、外觀整潔，而且尺寸嚴格，公差范圍很小。為此，要嚴格控制收縮率以保證產(chǎn)品的最終尺寸，并達到保證產(chǎn)品的合格率。

影響瓷體收縮率的變化的因素有許多，包括陶瓷漿料性質變異，球磨方式，有機添加方式及原材料特性，其主要因素如下所列：

(1)氧化鋁含量；

(2)粘結劑種類；

(3)粘結劑與塑化劑含量；

(4)粘結劑與塑化劑的比例；

(5)分散劑含量；

(6)溶劑的添加量；

(7)磨球量；

(8)球磨罐的轉速。

1.2保持收縮率的穩(wěn)定性

設計了兩個階段的試驗方案，第一階段試驗主要是找出影響收縮率的最主要因素，進而有效的加以控制。第二階段試驗主要是為針對最主要因素找出其工作區(qū)間。第一階段主要對氧化鋁含量、粘結劑種類、粘結劑與塑化劑含量、粘結劑與塑化劑的比例、分散劑含量等因素進行配比試驗，通過對十六種配比的試驗，測量的收縮率分布在1.2158～1.1776，相差約4％，差異相當大。從試驗中得到影響陶瓷收縮率的最主要因素是粘結劑及塑化劑含量，而依次是粘結劑與塑化劑的比例，粘結劑種類與分散劑含量之間的交互作用，粘結劑種類與粘結劑與塑化劑的比例的交互作用，分散劑含量及氧化鋁含量。經(jīng)過第一階段的試驗確定第二階段試驗主要針對粘結劑與塑化劑含量、粘結劑與塑化劑的比例、分散劑的含量進行試驗，通過二十七個不同試驗測得收縮率在1.1841～1.1862，差距已減至0.2％。綜合第一階段及第二階段結果，得出如下結論：

(1)氧化鋁含置：對收縮率有影響，但其影響未比對翹曲度的影響大。

(2)粘結劑的種類：對翹曲度無明顯影響，但對收縮率的影響比其他材料大。

(3)粘結劑與塑化劑的含量：對收縮率有顯著的影響。

(4)粘結劑與塑化劑的比例：對收縮率有較大的影響。

(5)分散劑的含量，僅對收縮率有一定影響。

由此可知，要穩(wěn)定地控制陶瓷收縮率，首先要保證粘結劑種類的穩(wěn)定，同時要保持合適的粘結劑與塑化劑的含量。當然，層壓、燒結工序的各種工藝參數(shù)設置對瓷體收縮率也會產(chǎn)生不同程度的影響，因此。在實際生產(chǎn)過程中，必須掌握以下幾方面的問題，才能使瓷體的收縮率得到保證。

(1)要嚴格控制各種料料種類特別是粘接劑種類的穩(wěn)定；

(2)必須嚴格按照材料的配比進行配料，對其材料的純度、顆粒度都應達到規(guī)定的要求，并且計量要準確，球磨混合要均勻；

(3)嚴格按照層壓、燒結工序規(guī)定的各工藝參數(shù)進行層壓和燒結，特別是燒結工序，對升溫、保溫、降溫三個環(huán)節(jié)所規(guī)定的溫度和時間都要充分保證和控制。

2窄線條印刷精度

印刷是通過絲網(wǎng)膜把金屬化漿料印在陶瓷基片上。得到要求圖形的工藝過程。印刷圖案要達到完整、清晰、厚度均勻，無短路、開路、網(wǎng)紋等要求，除了要有匹配的金屬漿料外，還要求定位準確和較好的印刷工藝和設備。

2.1影響絲網(wǎng)印刷精度的因素

印制板圖形印刷精度包括以下兩個方面內容：一是指印刷的圖形線條幅向失真度小，線條幅寬精度±0.05mm；二是指印刷圖形位置精度要求高，圖形長度為500mm內時，位置偏差<±0.15mm，影響上述兩方面精度有多方面的因素，從絲網(wǎng)制版到圖形印刷生產(chǎn)過程來講，

主要有以下幾方面因索：

(1)絲網(wǎng)制版材料和印料的選擇：包括網(wǎng)框材料、絲網(wǎng)材質、目數(shù)、顏色及印刷漿料性能；

(2)絲網(wǎng)印刷設備、工裝：即絲網(wǎng)印刷機，定位工裝等；

(3)生產(chǎn)工藝：包括繃網(wǎng)、絲網(wǎng)制版、印刷工藝等；

(4)工作環(huán)境條件：工作場地的溫度、濕度、潔凈度，尤其是沽凈度是影響產(chǎn)品質量的重要因素；

(5)人是影響工程質量的最主要因素。操作者必須有高度的責任心和較高的技術素質。

在此重點討論前幾方面的因素對印制圖形印刷精度的影響的原理及提高精度的措施和方法。

2.2提高絲網(wǎng)模版質量是保證絲網(wǎng)印刷精度的前提

影響絲網(wǎng)模版質量的因素有不銹鋼絲網(wǎng)、費林膜、制版的繪制等材料的質量。絲網(wǎng)模版的制作涉及到網(wǎng)框、絲網(wǎng)及繃網(wǎng)，制版及感光材料等若干因素。

2.2.1網(wǎng)框材料的選擇

一般選用LY12、LF2等硬質合金鋁方型材。尺寸選用寬20mm，厚20mm，四角用氬弧焊接或鉚接加工而成。金屬框架精度高，尺寸穩(wěn)定。

2.2.2絲網(wǎng)材料的選擇

目前用得最多的是尼龍絲網(wǎng)和不銹鋼絲網(wǎng)。尼龍絲網(wǎng)耐熱性較差，受熱后易產(chǎn)生熱塑性變形，使張力不均勻，影響網(wǎng)印質量。粘結繃網(wǎng)或絲網(wǎng)模版制作不宜高溫烘烤。不銹鋼絲網(wǎng)耐熱性較好，尺寸穩(wěn)定，圖形不因溫度和濕度的變化產(chǎn)生較大的變動。為了保證網(wǎng)印圖形精度最好選用不銹鋼絲網(wǎng)。同時應選用絲網(wǎng)目數(shù)較高，絲徑較細，網(wǎng)眼較小的絲網(wǎng)。

2.2.3繃網(wǎng)

繃網(wǎng)是一不可勿視的環(huán)節(jié)，要制出高精度的印制圖形首先要求繃網(wǎng)符合質量要求，最好采用氣動繃網(wǎng)機，繃網(wǎng)的質量要求如下。

①繃網(wǎng)張力合適、均勻。

并非張力愈大愈好，張力過大，超出材料彈性極限，絲網(wǎng)就會喪失彈性，變脆甚至斷裂。張力不足絲網(wǎng)松軟，缺乏回彈力。應按照額定張力，再根據(jù)作業(yè)條件給以考慮，使其整個網(wǎng)版面上張力均勻。經(jīng)工藝試驗繃網(wǎng)張力在29N／cm0合適。

②經(jīng)緯網(wǎng)絲保持垂直。

繃好的絲網(wǎng)的經(jīng)緯線應盡可能與網(wǎng)框邊保持垂直。繃網(wǎng)時一是正拉絲網(wǎng)，即力與絲向保持一致；二是被網(wǎng)夾夾持著的絲網(wǎng)拉伸時能橫向移動。

③防止松弛。

為了減小繃好的網(wǎng)隨時間的推移，網(wǎng)版會變松或越用越松，產(chǎn)生張力下降，應采取持續(xù)拉網(wǎng)和反復拉緊繃網(wǎng)方法，使一部分張力松弛于固網(wǎng)前完成。

2.2.4絲網(wǎng)模版制版工藝

目前用得最多的是直接法制作絲網(wǎng)模版，在此制作工藝中注意上膠涂層的厚度合適。嚴格控制干燥、曝光、顯影等環(huán)節(jié)，方能得到高質量的絲網(wǎng)模版。

2.3控制絲網(wǎng)印刷過程中各影響因素。提高網(wǎng)印精度

在絲網(wǎng)印刷圖形加工過程中，首先要求印料性能良好，其次必須嚴格控制印刷設備、工裝、刮板、網(wǎng)距、刮印壓力等工藝因素。

2.3.1金屬漿料必須具備以下性能

化學穩(wěn)定性好；干燥速度適宜；金屬漿顆料均勻；粘度合適、觸變性好、顏色合適；透印力好；便于干燥。

2.3.2設備工裝

采用印刷精度較高的絲網(wǎng)印刷機可排除許多人為不穩(wěn)定因素，定位工裝可直接利用機臺面縱向可調定位銷定位(定位孔可由數(shù)控鉆鉆劑)。

2.3.3其它工藝因素

刮板材質、刮板寬度、硬度、刮印角度、刃口狀態(tài)及網(wǎng)距、刮印壓力等都很重要，應選用聚酯橡膠制作刮板。刮板寬度適當。過寬易造成圖形失真，刮板硬度多數(shù)在肖氏A60～80范圍之內，刮印角度為20～30°，刃口須經(jīng)常保持平銳。網(wǎng)距一般為2～4mm且網(wǎng)版平行于臺面。刮印壓力以印出清晰圖形為宜。

綜上所述若干工藝因素中，影響線條圖形精度的主要因素包括印刷漿料、刮板硬度、刃口狀態(tài)、刮印壓力及角度等，而網(wǎng)印設備、工裝、網(wǎng)距及刮板寬度等主要因素影響印刷圖形的位置精度，高質量的絲網(wǎng)模版是提高印刷精度必不可少的。