GB 51333-2018:厚膜陶瓷基板生产工厂设计标准(无水印 带标签)

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  • 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

    给排水工艺、技术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; 2 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。 153 双 7级洁净的工作间中进行

    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止: 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 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 划切进刀深度不宜太大: 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 净争、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; 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。 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

    仪上; 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 当工作量大时,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。 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应按照最终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; 1 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

    火力发电厂标准规范范本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 构医院建设标准,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

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