正交實驗法在LTCC絲網印刷中的應用

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正交實驗是研究與處理多因素、多水平試驗的一種科學方法。這種方法是以很少的試驗次數(shù)，獲得最具代表性的試驗結果，并通過對試驗結果的分析，選取較優(yōu)的生產條件。所以，正交實驗對于改進舊工藝、設計新產品以及新工藝的摸索等是一種行之有效的科學方法。正交實驗法是我們理想實驗方法，我們參考原有的厚膜印刷經驗參數(shù)對生資上的絲網印刷的工藝參數(shù)進行摸索，最終確定LTCC絲網印刷最佳的工藝參數(shù)，以保證印刷質量滿足工藝設計的要求。

1 試驗方案的設計

1.1 制定因素水平表

試驗的指標確定后，首先對影響試驗指標的因素進行分析，依據(jù)以往陶瓷基片印刷工藝經驗，我們選定絲網目數(shù)為325目、乳劑膜厚為1.5mil、絲網圖形面積大于8"的網版，確定考察的因素為三個：折距、壓力、印刷速度4并分別設定如下：

因素A：折距

因素B：壓力

因素C：印刷速度

因素確定后，要對每個因素的變化確定一個試驗范圍。然后在這個范圍內確定若干個有代表性的試驗水平，經綜合考慮決定每個因素取3個水平。

1.2 設計正主表

現(xiàn)在已經確定了因素為3個，水平也是3個，我們可以設計三水平的正交，其不小于3的最小正交表為L(3')，于是選擇正交表Lq(3')來安排試驗。

制定試驗方案及方案的實施在選定的正交表Lg(34)中將排上因素的各列中的水平記號，換成各因素的具體水平，填寫后正交表就變成了實驗方案表；在確定了試驗方案后，按照隨機的原則，抽取實驗號，按照抽出的順序進行試驗，并保證每次試驗的強立性，以消除因調機引起的誤差。通過試驗，將試驗結果填入試驗方案表中，試驗結果成膜的導體厚度，為在同一狀態(tài)下生提片圖形四角和中間共五點導體的平在同一狀態(tài)下生提片圖形四角和中間共五點導體的平。

2 試驗結果的極差分析

2.1 直觀看

從試驗結果分析，成膜厚度在20左右且圖形完整是第1號試驗。即第l號試驗的效果最好，他的試驗條件為A1B1C1直觀上看這是最好的，在沒有試驗到的其他不同因素不同水平的搭配中是否有更好的，就需對結果進行極差分析。

2.2 極差分析

極差分析需在實驗方案表的基礎上進行拓展，形成極差分析表。具體的計算、填寫方法和分析如下所述：

(2)計算每列同水平的實驗結果之，用Tjj表示對應于第j列、水平為“1”的三個試驗結果之和；T2j表示對應于第j列、水平為“2”的三個試驗結果之和；T3j表示對應于第j列、水平為“3”的三個試驗結果之和。以第一列為例，由上表我們可以看到該列中1.2.3分別表示因子A三個水平，按水平把數(shù)據(jù)分為三組“1”采用因子A的一水平，對應試驗1、、2、3.TIl為同水平三個試驗結果之和64.40。m11為對應三個試驗的平均值21.47；“2”采用因子A的二水平，對應試驗4、5、6，T21為同水平三個試驗結果之和49.22。M21為對應三個試驗的平均值16.41；“3”采用因子A的三水平，對應試驗7、8、9。T31為同水平三個試驗結果之和55.12。M31為對應三個試驗的平均值18.37：

由以上可知.第一列中M11M21M31；，之間的差異反映因子A的三個水平間的差異，通過比較三個平均值的大小，可看出因子A的水平的好壞，通過三個數(shù)據(jù)的比較可知因子A的→水平最好。第二列表示因手包的三種水平狀況，由數(shù)據(jù)分析可知：因子H的水平一是最好的；第三列表示因子C的三種水平狀況，由數(shù)據(jù)分析可知：因子C的水平是最好的。

至此，通過對所有計算得到的數(shù)據(jù)進行分析，我們給出了極差分析的結果z最佳的工藝條件為A1LC2這與前面直觀看的結果是不相同的。這是因為，觀看雖然很方便，但畢竟我們的試驗只進行了9次。并不全面，有可能漏掉更優(yōu)的試驗條件。在不一致的情況下，可以按極差分析所得的試驗條件。再做一次補充試驗，來驗證其效果是否比“直觀看”好。

3 試驗結果的方差分析

在數(shù)據(jù)的極差分析中是運用極差的大小來評價各因子對指標影響的大小，那么極差要小到什么程度時可認為該因子水平的變化對指標的影響已沒有顯著的差別呢?為此我們還需對數(shù)據(jù)進行方差分析。在方差分析中，我們假定每一個試驗是獨立進行的，每一個試驗條件下的試驗指標是服從正態(tài)分布的，這些分布的均值與試驗條件有關，他們的方差是相等的。為了進行方差分析，我們需要進行以下計算：(1)總的離差平方和鳥，總的離差平方和sr

4 補充試驗，進行驗證

因為我們通過方差分析認為：直觀分析得出的試驗條件A1B1C1與極差分析所得條件A，B，C，在實質上是一致的3為了驗證這個結論，我們補做了一個試驗A1B1C1即選擇以下試驗條件：折距25mil、壓力7Psi、印刷速度1.5in/5。按照這些條件進行調整后，我們在顯微鏡7倍-30倍的低放大倍數(shù)下觀察了圖形，圖形效果很好，完全滿足工藝要求；使用測厚儀測量其厚度，結果為20.05μm。通過試驗，我們可以發(fā)現(xiàn)印刷的效果類似，膜厚測量值相差不多，因此在以后的電路加工中，兩種條件均可以采用。然而采用A1B1C2印刷速度略快。出于效率考慮，可以優(yōu)先選用[1]。