厚膜工艺在高精度军用电子线路中的应用
俞怀平 (西安微电机研究所710077)
应用厚膜集成技术研制高精度军用电子线路的方法分为三部分,即电路原理设计部分,厚膜工艺设计部分,元件选择部分。三个部分的相互关系及每个部分的具体设计过程。
电路原理设计部分与典型的离散元件电子线拄各的原理设计是有明显区别的。一些用离散元件不易实现的电路,采用厚膜集成技术后却成了解决精度、温度、可靠性指标的优选线路。一些用离散元件、双面印刷线路板不易实现的抗干扰、去耦方法,在采用厚膜集成技术后就很容易实现。元件选择部分也应当注意其与经典离散元件线路元件选择的差别。
l质量控制点的确定原则
由于厚膜电路的生产过程是由计算机编程控制的,所以质量控制点的确定是工艺实现过程中计算机编程的依据。
a.依据电子产品最终电气精度指标的要求.通过计算分析,将直接影响产品精度的由厚膜工艺所实现的电阻、电容及其它元件的参数列为控制点,并用计算机仿真的手段加以初步验证。
b.依据电子产品最终温度指标的要求,通过计算分析,将在厚膜工艺中采用的原材料(如各种浆料等)、电子元器件与温度有关的参数列为质量控制点,并通过计算机仿真的手段确定其中几个主要的参数.将其考虑在生产控制程序的编制。
c.将厚膜版图的设计列为控制点。这主要是因为版图的形状与电子噪声有关,直接影响电路的电气精度指标,包括各种导线、元件的形状设计和交跨方式设计以及接地、屏蔽、去耦等设计。
d.将厚膜版图的印制与烧结工艺列为控制点。
2 厚膜工艺中各质量关键点的控制方法
在厚膜工艺中那些直接影响产品精度而在实施控制的过程中主要要依靠计算机仿真计算、厚膜生产工艺编程、样品实际参数检测、计算机综合计算判定等手段保证。由于这些参数在整个控制过程中互相耦合,其耦合关系又随具体产品不同而不同,因此只有综合计算分析和实际检测的各项参数才能实施有效的质量控制。与温度指标有关的参数主要采取事前控制,提高等级,样品成品后复检的手段。例如,事先依据有关指标选定相应等级的厚膜浆料、综合用量、单价、性能等指标相应提高实际使用的浆料等级。实践证明,这样可以相对减少生产工艺中对温度参数变量的编程量,使总工艺文件及程序得以简化。
2.1设计质量的控制
厚膜版图的设计与电路设计一样,是控制厚膜版图设计质量的关键,电子线路是通过厚膜版图设计而实现的。电子线路中的所不希望出现的一些干扰、热噪声、振荡、耦合等,有些是厚膜工艺可以避免的,而有些则必须通过精心设计避免,这些设计是以电子线路设计提出的原则为依据的。例如,接地原则,地线层,垂直交越,交越屡数限制,等电位原则,最小方阻原则,导带宽等具体控制原则,并形成工艺文件.会签后贯彻到设计过程中去。实践证明,这样的控制是积极有效的。
2.2 厘膜版图的印制与烧结工艺的质量控制方法
包括印制方法的确定,印制丝网制作,目数选择。另外烧结温度、釉质烧制、保护釉烧制等也相应有印制丝网制作、目数选择等项需要考虑。这个环节应与厚膜工艺协调,应考虑到综合价格(比如目数高.印制质量好,但高目数丝网价格高.浆料利用率低,而浆料是以克计价的)、性能要求、工艺水平等。
经对比测试,认为厚膜工艺的优点为:
a.使在+85~-55℃范围内工作的小型电子设备的生产成为可能,而采用原有印刷线路板焊装工艺,有些线路是不可能在性价比较优的条件下,既满足温度指标又满足精度指标的。
b.使产品小型化成为可能。相近,价格是同规格电机的1/10。
c.外观、抗腐蚀、防潮等方面优于传统工艺。
d.为其它军工产品的生产提供了可行的途径,提高了试制成功率,节约了试制经费及试验费用。
e.在厚膜工艺中可以进行硬件加密。
f.就试验的产品而言,提高了其在全温度范围(-55~+85℃)的精度指标。
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