填孔工序是LTCC 自动生产工序中的关键工序之一。生瓷带经过打孔工艺之后,在形成的孔中填充导电粉料、油墨等,可将不同层与层之间形成电气连接。填孔工序将直接影响到LTCC基板的成品率和可靠性。作为LTCC自动生产线的关键步骤,快速、精准、有效是对填孔工序的新要求。
 
LTCC(低温共烧陶瓷)填孔工艺及相关设备厂家

在填孔工序中,要确保通孔互连导通率达到100%。常用的通孔填充方法有两种:印刷填孔技术注入式填孔技术
 
一、印刷填孔技术
 
印刷填孔技术主要有丝网印刷填孔不锈钢漏板印填孔两种方式。两者相比,不锈钢漏板印填孔效果更好,该方式对于目前LTCC最常用孔径在0.1~0.3mm的通孔效果好。

锈钢漏板印填孔方式的填孔效率高,高度易于控制,且更换漏板便捷。影响填孔的高度和质量主要因素有:漏板厚度、脱网距离、印刷压力、速度、角度和真空吸附等。对应相应的填充物质,再通过综合调节参数,可获得良好的填孔效果。
 
丝网印刷式填孔的原理在于当油墨被刮刀推向孔口时,转动力施加在油墨上,油墨开始转动,由于这个现象,油墨本身的黏性会降低,更容易推过孔口,改善了印刷的质量。

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图  油墨滚动微观运动
 
丝网印刷填孔主要的参数有刮刀压力、印刷速度、离网距离等,均会影响到填孔的饱满度,进而影响到后续烧结结果。若出现饱满度较低时,很可能会出现凹陷;严重时会形成漏孔导致基板开路。同样,填孔过于饱和,则可能会影响平整度,造成凸起,进而影响到金丝键合强度。

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图  丝网印刷过程

二、注入式填孔
 
当对于孔径小于0.1mm的孔,采用上述方式的效果极差,烧结之后其成品率较低。在印刷时漏过的浆料较少且易堵塞,容易出现浆料收缩的情况,严重影响层与层之间连接。在小于0.1mm的孔进行填孔时,通常采用注入式填孔的效果更好。
 
通过气压将浆料挤压进孔,可自然将孔内的空气排出干净并填满孔。且该方式最小的孔可以到0.05mm。工作台可以是多孔陶瓷或金属板。浆料进入空中的同时,台面进行吸附,有利于空气的排出,进而提高填孔的致密性。影响孔填孔质量的因素主要有填孔压力、加压时间和模板厚度等。可通过参数优化得到较为理想的填孔效果。

注入式填孔由于需要反复给浆料施加大约20kPa的压力,导致浆料中的有机成分挥发加速,影响浆料的流变性,会导致寿命的缩短。其次,在更换掩膜版时,流程较为复杂,适用于大产能的LTCC生产方式。
 
填孔技术是获得优良性能LTCC的关键工序之一。要获得通孔的金属化效果,就必须要采用合适的工艺窗口,包括工艺技术和工艺参数。使用合适的浆料与设备,是顺利进行填孔工序的前提。

目前填孔机的设备厂家有:

  • 中国电子科技集团公司第二研究所
  • 中国电子科技集团公司第四十五研究
  • KEKO Equipment Ltd

  • 肇庆市宏华电子科技有限公司
  • 肇庆华鑫隆自动化设备有限公司
  • 深圳市宏图志达电子有限公司   
  • ......

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作者 ab