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丝网印刷工艺广泛地应用于电子行业,在片式多层陶瓷电容器(MLCC)的生产中,丝网印刷是一个极为重要的制造环节。MLCC由内电极,外电极、介质(陶瓷)三部分组成。其中,内电极是利用丝网印刷原理,在陶瓷介质膜片上,将内电极浆料印刷成一定形状与尺寸的内电极图形,并利用错位、叠印的方式形成MLCC内电极结构。
图1. MLCC内电极印刷,来源:TDK
MLCC丝网印刷具体工艺是在流延成型的介质膜片上印刷由金属粉、有机载体、溶剂和各种助剂组成的导电浆料,经过高温烘干,以形成内电极金属导电介质。印刷质量的高低,印刷电极的厚度,印刷图形的均匀性、清晰性都是决定丝网印刷成败的重要指标,同时决定着最终产品——电容器的各项性能。
图2. 各规格产品内电极线条宽度变化,随着MLCC尺寸越小,内电极线条宽度越小。
MLCC朝着高容量化方向发展,高容产品由于多层数,可达几百至上千层,所以要求每层厚度很薄,对印刷提出了更高要求,要求印刷图形好、厚度薄。
一、丝网印刷对MLCC电容的影响
内电极图形的尺寸大小、图形的完整性、平整性、印重、印厚、电极厚度的均匀性、锯齿、针孔、白点、毛刺等直接影响 MLCC 的容量。印刷对MLCC容量的影响主要是体现在以下几个方面:
1)电极图形:电极图形越清晰,针孔,白点,锯齿,毛刺越小,电极图形越完整,内电极图形有效面积越大,对应的容量越大;反之容量越小。
2)印刷内电极印重、印厚:印刷内电极印重或印厚越大,对应的容量越大;反之容量越小。
3)电极肥大、重影、电极渗开:电极肥大或重影,会造成图形尺寸偏大,电极有效面积越大,对应的容量越大,但是可靠性会降低;反之容量越小。电极渗开是印刷图形边缘存在类似水印的现象,会造成容量分散,容量命中率变差。
二、影响网版印刷质量的各项因素
1.光绘菲林
菲林底稿在网版制作中尤为重要,精细高清晰光绘菲林,为晒版精度提供了基本保障。
2.网框
网框是制作丝网印版的重要材料之一,网框选择的合适与否对制版以及对印刷质量的好坏有着直接的影响。为了保证制版、印刷质量及其他方面的要求,可根据以下条件选择网框。
1)网框必须具有一定的强度。因为绷网时,丝网对网框产生一定的拉力和压力。这就要求网框耐压,不能产生变形,要保持网框尺寸精度。
2)网框与丝网粘接面要有一定的粗糙性,以加强丝网和网框的粘接力。
3)网框的坚固性。网框在使用中要经常与水、溶剂接触,以及受温度变化的影响,这就要求网框不发生歪斜等现象,以保证网框的重复使用。
对于 MLCC 行业,要求印刷精度高,这样就会需要高的绷网张力,经实践证明,采用铝质网框对印刷质量好。
3.丝网
丝网的选择特别关键,对于印刷丝网最重要的参数是网孔和丝径,要求如下:
● 丝径不超过所印最细线条宽度的三分之一。
● 丝网的开孔至少为介质中颗粒尺寸的2.5倍,以保证印刷介质的良好通透性和附着均匀性。
● 选用开孔较大的丝网,即低目数的丝网,可以获得较厚的介质沉积量。但这会降低印刷的清晰度。选用较细的,即高目数的网版印刷的图像比较清晰,但会降低内电极浆料的沉积厚度。
MLCC 印刷需要图像清晰,故选用高目数的网版。在MLCC的印刷中多选择不锈钢丝网,不锈钢丝网平面稳定性好,制作网板的图形尺寸稳定。
4.张力
丝网张力是评价丝网网版质量的重要参数,对印刷有重要影响,张力过大,容易超过丝网屈服点产生塑性变形,严重影响印刷寿命。张力不足,丝网没有足够的回弹力,浆料渗透力差,严重影响印刷质量。选择合适的绷网张力可以提高MLCC印刷的质量。
5.感光胶
感光胶种类和涂布的厚度都是很关键的因素,高解像力的感光胶用于精细层次和高修边位力的印刷。超黏性的感光胶有助于提高内电极浆料的附着厚度。涂感光胶厚度对图像再现的肩锐性、架桥性、平整性也有很大的影响。感光乳胶的厚度越厚对MLCC印刷质量越好。