GB 51333-2018 厚膜陶瓷基板生产工厂设计标准(完整正版、清晰无水印)

将印刷有厚膜图层的陶瓷基板在特定的温度和气氛中处 使厚膜图层与基板形成一定强度结合的工艺。

laser trimming

利用激光光束通过改变膜电阻图形，调整膜电阻阻值的工

将连片陶瓷基板切分成电路单元陶瓷基

子有半刻线的厚膜陶瓷基板分成电路单元陶瓷基板的工艺。

通过电镀或化学镀的方法，在厚膜陶瓷基板金属化表面洗 属膜层的工艺。

3.1.1厚膜陶瓷基板生产工厂根据厚膜基板材料和浆料的烧结 温度可分为低温厚膜陶瓷基板厂和高温厚膜陶瓷基板厂。 3.1.2厚膜陶瓷基板厂除烧结工艺区、镀涂工艺区外应按照净化 环境设计，其工程运行温度应为5℃～30℃，相对湿度应为30%～ 80%。

3.2.1 厚膜陶瓷基板生产工厂厂房的工艺区划应综合下列因素 进行： 1 产品的工艺流程； 2 厂房建筑与结构形式； 3 主要动力供给方向； 4 产品产量、生产线种类和设备选型数量； 5 清洗、烧结和镀涂等有毒有害、易燃易爆工作间的安排； 6 市政管网接口接入方便； 7 扩展的可能性及灵活性。

3.2.2厚膜陶瓷基板生产厂核心生产区宜包括清洗区、网 区、打孔区、丝网印刷区、熟切区、烧结区、调阻、镀涂区等，生 持区宜包括动力区、生活区、物料储存区、检测区等

3.2.2厚膜陶瓷基板生产厂核心生产区宜包括清洗区、网版制作

3.2.3基板烧结前的加工区应位于净化空调工作间内，宜分设

3.2.4基板加工区中的烧结区、熟切区、调阻区、镀涂区

独立的工作间内，基板加工区的其他分区宜同处于二个工作间内 而分别相对集中布置，激光切割与激光调阻可布置在一起或相邻

3.2.5洁净区内人员净化用室、生活用室的设置应符

1人员净化用室应根据产品生产工艺要求和空气洁净度等 级设置； 2人员净化用室宜包括换鞋、存外衣、盟洗间、更换洁净工作 服、空气吹淋室等；

3.2.6人员净化用室应符合下

1人员净化用室入口处应设置净鞋设施； 存外衣和更换洁净工作服的设施应分别设置： 3 外衣存衣柜应按设计人数每人一柜设置； + 厕所不得设置在洁净区内，宜设置在更换洁净工作服育

3.2.7洁净区内的设备和物料出入口应独立设置，并应租

和物料的特征、性质、形状等设置净化用室及相应物料净 物料净化用室与洁净室之间应设置气闸室或传递窗

3.3.1厚膜陶瓷基板厂生产线应按工艺区划及加工基本工艺流 程布置工艺设备。

3.3.4分区设备之间应留足安全

1：1厚膜陶瓷墨板工 艺宜包括陶瓷基板预处理、厚膜势 存、印刷网版制作、丝网印刷、通孔金属化、烧结、激光调阻 裂片、熟切和测试。

4.1.2除镀涂工艺和烧结工艺外，其他工艺过程宜在8级

4.1.3厚膜陶瓷基板应根据陶瓷基板材料以及浆料体系的不同， 选择不同的工艺路线。

4.1.3厚膜陶瓷基板应根据陶瓷基板材料以及浆料体系的不同，

4.1.5厚膜陶瓷基板生产基本工艺流程应符合本标准附录A的规

4.2.1陶瓷基板预处理应通过对基板进行清洗、空烧等处理，使 其满足后续工艺要求。 4.2.2 陶瓷基板预处理工艺应符合下列规定： 应对陶瓷基板进行去油等清洗； 2 陶瓷基板应烘干； 3 在烧结炉中空烧时，空烧温度可根据陶瓷材质选择温度 4.2.3 陶瓷基板处理工艺宜在温度10℃～30℃、相对湿度40%~ 70%的工作间中进行。

4.3.1厚膜浆料主要包括导体浆料、电阻浆料和介质

厚膜浆料主要包括导体浆料、电阻浆料和介质浆料三种

应根据浆料的不同制订不同的贮存方案

4.3.2厚膜浆料贮存应设定温度、相对湿度及通风等环境参数， 并应符合下列规定： 1短期内不需要使用的浆料可分类密封放置在储物柜中 存放； 2不同类型的厚膜浆料应在浆料罐外表面做明显的标记； 3容易氧化的浆料应贮存在氮气柜存柜中。 4.3.3 厚膜浆料贮存间应配置排风设施，操作浆料时应佩戴合适 的手套和口罩，并应打开排风。

4.3.4厚膜浆料贮存间宜与印刷工艺间临近或使用相同的工

4.3.5厚膜浆料贮存宜在温度5℃～25℃、相对湿度40%~70% 的工作间中进行。

4.4.1印刷网版制作应将合成纤维或金属丝网等绷在网框上，采 用光化学制版的方法制作丝网印版，印刷网版制作工艺应通过绷 网、感光胶涂覆、曝光、显影的工序

1 网框绷网前应清理干净； 21 使用绷网机或绷网装置绷网，应对网版的张力进行有效 控制； 3 制备的网版宜放入货架存放24h： 丝网表面涂覆的感光胶应测量并应控制厚度； 制作的网版图形位置精度应满足设计要求。 4.4.3 使用有机溶剂的操作应在通风橱进行，未用的化学试剂应 密封，并应存放在专用防爆储存柜中

网版制作区域应在黄光区

享膜浆料印制在陶瓷基板上形成规定的图形。

4.5.2丝网印刷工艺应符合下列规定：

1 应按照图形精度和厚度要求选择适当的网版和刮板头； 2刮板的硬度应根据印刷要求进行选取； 3刮板压力、往返行程、印刷速度、离网高度等工艺参数应根 据印刷要求进行调整； 4 应根据工艺要求选取需要的厚膜浆料： 5 正式印刷前应先定位并试印； 6 印刷图形应根据设计图形进行检测； 7 印刷后的基板应在烘箱烘干。 网 作间中进行

4.5.3丝网印刷工艺应在7级或优于7级洁净的工作

对于铜、钼等导体，十燥操作应在还原性气体或其他情性气体保护 下进行。

4.6.1通孔金属化工艺应通过通孔金属化设备，将陶瓷基板通孔 均匀地涂覆一层或填满金属浆料，使通孔上下导通。

4.6.1通孔金属化工艺应通过通孔金属化设备，将陶瓷基板通孔

1应检查需要通孔金属化的陶瓷基板及厚膜浆料的状态是 否符合工艺要求： 2 通孔金属化的模板应符合设计要求； 3 应选择符合要求的厚膜浆料： 4 应按照工艺要求设置设备工艺参数： 5 定位及吸附固定应稳定可靠； 6首件完成工艺的陶瓷基板应检查通孔是否均匀涂满或填 满导体浆料，如有问题应调整工艺参数；

工艺结束后应按照工艺要求收集剩余的厚膜浆料： 8 完成通孔金属化的陶瓷基板应按照规定条件烘干。 4.6.3 通孔金属化工艺应在7级或优于7级洁净的工作间中 进行。

4.7.1烧结工艺应在箱式烧结炉或连续烧结炉中、在规定 下，使厚膜材料经历“升温一保温一降温”的过程，使导体 介质层烧成，

4.7.2烧结根据厚膜材料烧乡

烧结和高温厚膜浆料烧结，低温烧结宜在最高温度为400℃~ 900℃的空气或氮气环境中进行，高温烧结宜在最高温度为 1500℃～1700℃的氢气或氮气和氢气混合气体的环境中进行。

1设备的水、电、气等条件应满足烧结工艺要求； 2箱式烧结炉运行前应检查程序是否满足烧结工艺需求： 3连续式烧结炉烧结前设备的运行速度、气体流量、各温区 的温度应符合烧结工艺需求； 4需烧结的厚膜陶瓷基板应放置在承烧板上，如有需要可以 放多层承烧板，中间应用垫块隔开，承烧板表面应平整； 5箱式烧结炉烧结时，承烧板应放入烧结炉炉膛中的恒温区 内，并应将测温热电偶放置到合适位置： 6连续式烧结炉烧结时，产品应按照工艺要求放在承烧板 上，承烧板进入烧结炉中完成升温、保温、降温等过程； 7烧结过程应在烧结温度保持一定时间，以促进烧结； 8箱式烧结炉冷却过程宜随炉冷却，烧结炉内温度低于 200℃时可打开炉腔进行空冷； 9已烧好的陶瓷基板取出时应充分冷却并防止烫伤； 10烧结过程可采用测温热电偶或测温环等装置校准烧结

4.7.4 烧结工艺应在净化房间中进行。 4.7.5 使用氢气的高温烧结工艺应在独立工作间中进行。 4.7.6 使用氢气的高温烧结间必须按照防爆要求设计。

4.8.1激光调阻工艺应通过运行激光调阻机，减小陶瓷基板表面

4.8.2激光调阻工艺应符合下列规定： 1 激光调阻机的电源、真空及排风应满足工艺要求； 2待调阻的厚膜陶瓷基板应放置到调阻机载片台上，真空吸 附定位； 3调阻探针卡宜选用内阻较小的电阻卡盘作媒介，基板上电 阻较多、电阻尺寸又很小时，可分成两个甚至更多卡盘进行分步调 阻，调阻不应损伤两端电极； 4应设置激光调阻工艺参数，编制调阻程序，调阻深度不宜 超过电阻宽度的一半，宜使用“L”型调阻，少用“一”型调阻： 5测试系统应根据程序要求预测试厚膜陶瓷基板所要调的 电阻的阻值，并与已设定好的值进行比较，确定是否可以修调，如 果可以修调，则测试系统应把信号反馈给控制系统，控制系统指令 激光系统进行切割，在切割的同时，测试系统应进行阻值测试，当 阻值达到设定值时激光切割停正； 6应在显微镜下用透射光检查切口是否透光，切口内是否有 电阻残留物： 7试调合格后应完成整批厚膜陶瓷基板的调阻，有匹配要求 的电路测试完每一电阻的阻值后，应通过计算确认其匹配值是否 满足要求，否则应重新修改程序，提高对应电阻调阻精度，满足它 们的匹配要求； 8应对开始激光调阻的一块或儿块产品进行测试检查，若发

现所调阻值精度有异常，应及时调整目标设定值： 9激光调阻机工作时，应关闭防止激光散射的安全门、罩； 10激光调阻操作应在氮气或其他情性气体保护环境下 进行。 4.8.3激光调阻工艺应在7级或优于7级洁净的工作间中进行

4.9.2镀涂工艺应符合下列

1应按照工艺要求的配比配置碱性去油剂、酸性去油剂、镀 镍溶液和镀金溶液； 2电镀的基板应捆绑并固定在电镀夹具上； 3基板电镀前应使用碱性去油剂或酸性去油剂清洗基板以 去除表面沾污，开用自来水冲洗干净； 4基板电镀前应使用氨水清洗基板以去除表面污，并用自 来水冲洗干净： 5基板电镀前应活化处理以去除金属化表面的氧化层； 6基板在镀镍溶液中应按规定的电流强度、时间和速度镀 镍，之后用去离子水冲洗； 7基板在镀金溶液中应按规定的电流强度、时间和速度镀 金，之后用去离子水冲洗； 8镀涂后的基板应退火以提高金层、镍层和底部金属化的结 合力； 9车 镀涂结束后应在显微镜下检香镀层表面，测量镀层厚度 测试镀层性能； 10# 挂具进槽时应保持稳定； 11操作者不应直接用手接触从镀液中取出的厚膜陶瓷 基板。

4.9.3工艺应在8级洁净的工作间中进行，厂房应配备符合要求 的排风设施，废气、废水应达标排放。

的排风设施，废气、废水应达标排放

4.10.1裂片工艺应通过手工操作或运行裂片机，将烧结好的陶 瓷基板成单个的单元。

4.10.2手工操作的裂片工艺应符合下列规定： 裂片前应检香需要裂片的陶瓷基板，并准备夹具； 2 应按照压痕的位置手工裂片，成单个单元： 3 裂片后的产品应放入指定的托盘中，不应堆叠在一起。 4.10.3 采用裂片机的裂片工艺应符合下列规定： 裂片前应打开裂片机的电源，检查设备运行是否正常； 2 应根据需要裂片产品的厚度调节裂片机的间隙： 3 需要裂片的陶瓷基板应放置在入料口处，运行裂片机开始 裂片； 4应检查出料口处裂片的产品是否能完全开，当不能完全 开时，需要调整裂片机的参数； 5裂片机出料口处好的基板单元应及时取下并放入包装 盒中。 4.10.4 裂片工艺应在7级或优于7级洁净的工作间中进行。

4.10.2手工操作的裂片工艺应符合下列规定：

4.11.1熟切工艺应通过运行砂轮划片机或激光切割机，将已烧 结陶瓷基板分切为尺寸及切口质量达到要求的单元陶瓷基板。砂 轮划片机熟切应只划切直线，激光切割机则可划切任意路径

砂轮划片机电源、真空和冷却水应满足工艺需求； 2 应按照工艺要求安装合适的砂轮片到划片机刀架上并 锁定：

3应通过胶膜或石蜡将陶瓷基板固定在载片台上，开启真空 吸附，定位； 4应按照工艺要求设置砂轮转速、进刀深度、每一方向划切 刀数、走刀速度、走刀行程等划切工艺参数，定好基点，按基板大小 和形状编制熟切程序； 5应按照设计要求调整载片台，完成每一方向的划切对准 划切进力深度不宜太大： 6冷却水应注射在砂轮片与陶瓷接触（划切）的部位； 7取下的单元陶瓷基板应对基板表面和边缘刮平处理，并洗 争、晾干，废弃边角料； 8工艺完成后应冲洗划片机载片台及划片区域。 4.11.3激光熟切工艺应符合下列规定： 1 厚膜陶瓷基板应真空吸附在工作台上： 2 应按照工艺要求设置激光参数、划线速度； 3 应按照工艺要求调整工作台，完成划线标记寻找及对准： 4应按照工艺要求运行划线程序。

1厚膜陶瓷基板应真空吸附在工作台上； 2 应按照工艺要求设置激光参数，划线速度； 应按照工艺要求调整工作台，完成划线标记寻找及对准： 4 应按照工艺要求运行划线程序， 4.11.4 划片机应配备安全防护门，防护门工作时应关闭。 4. 11. 5 熟切工艺应在7级或优于7级洁净的工作间中进行

4.11.4划片机应配备安全防护门，防护门工作时应关闭。

4.12.1厚膜陶瓷基板的测试工艺应分为陶瓷基板密度、表面形 说、尺寸和翘曲度等的测试，印刷网版和印刷图形质量的测试，烧 结后的陶瓷基板的通断测试、调阻后的陶瓷基板的电阻测试。应 通过运行飞针测试仪，测试厚膜陶瓷基板接通与断开的互连关系 是否满足设计文件规定的网络与节点要求；应使用数字多用表，测 试调阻后基板上的所有厚膜电阻器的阻值是否达到设计文件规定 的标称值及其精度要求

4.12.2测试工艺应符合下列

飞针通断测试时应将待测的厚膜陶瓷基板装在飞针测试

仅上； 2飞针通断测试时应调入格式符合要求的基板网络（节点） 测试文件； 3飞针通断测试时应利用飞针测试仪的视觉系统完成校准； 4电阻测试时应将数字多用表设置到电阻测量挡位； 5电阻测试时应将数字多用表表笔笔尖短接、读数置零； 6电阻测试时应将2线测试的每根表笔笔尖或4线测试的 每对表笔笔尖分别压接在陶瓷基板厚膜电阻的端头导电带上，从 数字多用表显示屏上读出电阻值，记录测量值并判断是否达到设 计文件规定的标称值及其精度要求； 7 当工作量天时，电阻测试宜采用自动测试系统完成； 8 基板密度宜采用阿基米德法测量； 9尺寸的测量可采用游标卡尺或三维测量仪等测量； 10基板的表面形貌测试可采用扫描电子显微镜进行； 11应根据需要对厚膜陶瓷基板的键合区进行键合拉力测 试，对厚膜陶瓷基板的焊接区进行可焊性和耐焊性测试。 23 净的工作间中进行

4.12.3测试工艺应在7级或优于7级洁净的工作间

1.1应根据生产线的组线方式、产品种类、生产规模、生币 、运行管理与成本控制目标、节能环保要求等因素，合理配量 陶瓷基板生产线的加工设备与检测仪器

5.1.2厚膜陶瓷基板工艺设备的

1应按照产品的结构形式、工艺途径、所用材料、加工流程 等，确定所需工艺设备的种类； 2应按照生产线的产能需求和工序平衡原则，明确各工艺设 备的单台加工速度以及设备数量； 3应按照最产品的加工精度要求，明确各工艺设备的关键 技术指标； 4应根据研制目标和生产产能配置设备。

5.2.1陶瓷基板预处理主要设备应包括清洗设备、烘干设备和预 处理烧结炉。

5.2.2当选用超声清洗机时，其功率应可调节。

5.3厚膜浆料购存工艺设备

5.3.1 厚膜浆料贮存主要设备应包括冰箱、氮气柜、贮藏罐和滚 料机。 5.3.2 厚膜浆料贮存设备配置应符合下列规定：

5.3.1厚膜浆料贮存主要设备应包括冰箱、氮气柜、贮藏罐和滚

氮气柜内氮气流量、相对湿度应可调节；

2滚料机滚轴转速宜可调： S 滚料机应适合连续运转，运转平稳，噪声低

5.4印刷网版制作工艺设备

5.4.1印刷网版制作工艺宜选用绷网机、感光胶涂布机、曝

5.4.2 印刷网版制作工艺设备的配置应符合下列规定： 1 绷网机应能调整绷网的张力： 2 感光胶涂布机上膜速度应均匀，涂布范围应可调； 3 网版曝光机光强应稳定； 4烘干设备可选用网版烘箱，烘干设备可选用温度均匀性好 的网版烘箱； 5清洗设备宜选用网版冲洗台，清洗设备宜选用水温可控 制、水流喷射均匀的设备。

5.5丝网印刷工艺设备

1印刷工艺设备宜采用丝网印刷机和干燥炉，丝网印刷机 手动、半自动和自动

5.5.2印刷工艺设备的配置应符合下列规定：

1丝网印刷机主要技术指标应包括印刷面积、刮板压力、印 刷速度、对位精度； 2自动丝网印刷机应具备真空吸附、自动图形识别及对位 网距、压力、速度、印刷模式编程功能； 3手动丝网印刷机应具备基板固定装置、手动对位装置。

.6通孔金属化工艺设备

通孔金属化设备宜选用丝网印刷机和挤压填孔机。 通孔金属化工艺设备的配置宜符合下列规定： 通孔侧壁金属化宜选用具有真空抽吸功能的丝网印刷机

5.6.1通孔金属化设备宜选用丝网印刷机和挤压填孔机，

2通孔填充金属化宜选用具有真空抽吸功能的丝网印刷机 或挤压式填孔机。

5.7.1烧结工艺宜选用箱式烧结炉或连续式烧结炉，包我

1箱式烧结炉主要技术指标应包括最高炉温、温度均性、 控温精度升温速率、进气通路数、每路最大气流量、湿氢露点（仅 对高温烧结）、炉腔有效容积、可设置炉温曲线数： 2连续式烧结炉主要技术指标应包括最高炉温、温度均匀 生、控温精度、温区数量、炉体总长度、运行速度、进气通路数、每路 最大气流量、湿氢露点、炉腔截面尺寸； 3烧结炉升温速率宜大于10℃/s，各温区应独立控温，各温 区温差不应天于20℃，应具备过温保护、炉内气压过压保护功能； 4烧结炉排气系统应通风良好，排胶过程中所挥发的气体可 迅速排出； 5低温烧结炉应配备压缩空气，烧结炉最高温度不应小 于1000℃； 6高温烧结炉应配备氮气、氢气和气体加湿器，烧结炉最高 温度宜大于1650℃； 7烧结炉应具备可编程控制温度、升/降温速度、保温时间、 进/排气流量等功能

5.8激光调阻工艺设备

5.8.1激光调阻工艺应选择激光调阻机，包括激光光源、激光传 输系统、计算控制系统、工作台和测试系统等设备。

激光调整机主要技术指标应包括激光功率、激光光斑直

5.9.1镀涂工艺可选择电镀设备和化学镀设备，镀涂设备主要包

5.9.1镀涂工艺可选择电镀设备和化学镀设备，镀涂设备主要包 括化学镀设备、电镀镀槽、电极、镀层厚度测试设备和干燥设备。

1镀涂设备可使用手动镀槽和自动电镀线，主要技术指标应 包括镀槽容积、电源稳定性、最大电流、镀槽数量、行车运行速度； 2电镀设备应根据设计镀层厚度可调整电流大小和电镀 时间。

.10.1 裂片工艺宜选择裂片机或手工裂片。 10.2 裂片机的配置应符合下列规定： 1 裂片机应可调节裂片厚度、进料速度、裂片压力等参数； 2 裂片机应可更换不同硬度的辊子

1熟切设备应适用于将已烧结的熟瓷块（陶瓷基板）分切为 单元陶瓷基板。 2砂轮划片机主要技术指标应包括最大切割深度、最大切害割

尺寸、最大划片速度、砂轮片厚度、切割对位精度。 3砂轮划片机应符合下列规定： 1)应配备X/Y/Z/THETA四个工作轴： 2）应配备电荷耦合元件对准系统及对准光源； 3）砂轮刀片应可进行高度调节并可进行方向转换； 4）应具备自动测高、砂轮磨损补偿功能： 5）可编程控制砂轮转速、切割速度、切割深度。 4激光划切机主要技术指标应包括激光类型、激光波长、激 光功率、激光光斑大小、重复定位精度。 5激光划切机应符合下列规定： 1）应配备真空吸附平台； 2）应配备电荷耦合元件对准系统； 3）宜自带激光冷却机构： 4）应具备可编程控制激光加工参数及激光运动路径功能。 6熟切设备清洗模块应提供洁净的压缩空气以满足陶瓷基 板的清洁需求。 7在加工过程中为防止局部过热，熟切设备应有冷却模块， 可采用冷却液冷却的方式

5.12.1密度测试可选用阿基米德排水法进行测试，主要工具有 天平、烧杯、铁丝网等

5.12.2陶瓷基板表面形貌测试可选用光学显微镜和扫描

5.12.3陶瓷基板外形尺寸测试可选游标卡尺刻度显微

5.12.4陶瓷基板翘曲度测试可选用激光形貌仪和高度游标卡尺

5.12.5印刷网版测量可选用影像测量仪、电荷耦合元件网版显

5.12.8电路通断测试可选用飞针测试仪进行，并应具

6.1.1厚膜陶瓷基板生产厂房建筑方案设计应取得批复

6.1.3厚膜陶瓷基板生产厂房用氢场所应采用单层厂房或布置

6.1.10洁净区外窗设计应采用断热冷桥的双层固定窗，并应具

国家标准《电子工业洁净厂房设计规范》GB50472和《建筑内部装 修设计防火规范》GB50222的有关规定，洁净室墙体及顶板宜采 用夹芯金属壁板，楼地面应采用环氧自流平或聚氯乙烯地板等不 发尘材料。

6.2.1厚膜陶瓷基板生产厂房结构形式根据建筑设计

6.2.1厚膜陶瓷基板生产厂房结构形式根据建筑设计形工 用钢结构、钢筋混凝土结构或钢结构与钢筋混凝土结构的组 构，不应采用砖混结构。建筑体型宜成矩形

6.2.2厚膜陶瓷基板生产厂各子项建筑抗震设防类别及折