大腔體多工位層壓工藝技術研究

陳小紅

(福建閩航電子有限公司,福建@南平@353001)

摘要:層壓工藝技術是多層陶瓷外殼生產過程中不可缺少的一道重要工序。多層陶瓷外殼產品采用上、中、底三層生瓷膜片印刷金屬漿料之后先分別等靜層壓,然后再將上、中、底三片疊加在一起并在芯腔體內填充可塑性良好的硅膠,經等靜層壓處理使三片粘附成整體。運用該工藝技術很好地解決了多工位、大腔體尺寸多層陶瓷外殼生瓷片層壓中出現的塌腔、開裂、倒角、腔體不對稱等問題,提高生產效率。

關鍵詞:多工位;大腔體;層壓工藝

層壓工藝技術是多層陶瓷外殼生產過程中不可缺少的一道重要工序。早期多層陶瓷外殼生產工藝采用的是單體層壓工藝,其工藝為手工噴膠后疊片,由平板機對生瓷片進行層壓。應用該層壓工藝,生產效率低,對位準確度差,不適用于高密度多層陶瓷封裝外殼高質量要求和大批量生產的要求。

為提高產品精度和生產效率,降低生產成本開展了多層陶瓷外殼大批量生產工藝技術的研究,包括大批量生產工藝路線和大批量生產工藝1優化的研究:我們采用在127mm×127mm標準生瓷片上,用一模多位的生產工藝技術,即在每大版上進行多工位生產加工。大版多工位生產工藝技術主要包括大版精細印刷技術、大版層壓技術、大版生坯壓痕、大版燒結技術和大版裝配釬焊技術、產品分離等。為此,在多層陶瓷外殼生產工藝技術研制過程中,開展了大版層壓的工藝技術研究,對于小腔體系列的陶瓷外殼產品,由于其外形的尺寸和芯腔的尺寸相對較小,每一大版要分布40～100多個產品,經過工藝試驗,結合小腔體系列產品結構特點,小腔體系列產品大版多工位生產層壓工藝采用上、中、底三層生瓷膜片印刷后先分別等靜層壓,然后再將上、中、底三片疊加等靜層壓的生產工藝方式。對于高密度大腔體封裝用的陶瓷外殼產品,考慮到其腔體大且深的形狀結構,我們設計了兩種實施方案,一種是上、中、底三片先分別多面等靜層壓后,再將上、中、底三片疊加等靜層壓。另一種是上、中、底三片先分別等靜層壓,再用噴膠的辦法,再對上、中、下三片做疊加板壓。采用上、中、底三層疊層等靜層壓方式,由于大腔體外殼其腔體面積比較大且深,中片鍵合指區布線密度大,鍵合指的線條較窄,尤其是多引線(300條引線以上),有時內部鍵合指的布局要為二層,在層壓過程中,未填腔,加層壓定位板,在加壓過程中,當產品腔體內空氣被擠出時,腔體產生一定的變形,經過等靜壓之后,產品出現塌腔、開裂、倒角現象。這將給芯片的鍵合帶來困難,對鍵合的強度和可靠性也造成影響。采用了噴膠的辦法,對上、中、下三片做疊加板壓,并要調整合適的粘接劑噴涂量,板壓溫度(℃),板壓壓力(Pa)和板壓時間(t),能克服層壓時出現塌腔、開裂、倒角現象的問題。但此層壓方式也存在兩點不足的地方,一是采用噴膠平板熱壓方式,由于生瓷片在噴膠之后,膠體的粘度比較大,在疊片過程中,很難對位準確,造成產品三層瓷片不能完全同心對稱,表現為常說的腔體不對稱。二是大腔體中腔內無填充物,平板層壓時壓力不容易均勻地傳遞到腔底,有時會造成中腔腔底翹邊。在開展高密度大腔體封裝用的陶瓷外殼產品的研究時,我們分析了等靜壓和平板壓兩種層壓工藝的長、短處,結合高密度大腔體封裝用的陶瓷外殼腔體大且深的特點,又開展了大腔體層壓的工藝試驗,采用可塑性良好的硅膠(該材料可隨腔體形狀的改變而改變,與膜片基體不粘附,很容易分離開)在產品腔體內填充硅膠,使其在等靜壓加壓過程中,硅膠高的塑變性能使其能很容易充填腔體,從而保證外殼的腔體不會變形,即使層壓過程中的壓力增加了許多,有效地解決了塌腔、開裂、倒角、腔體不對稱等問題。在工藝試驗的初期,在加熱層壓過程中出現印刷金屬漿料易被塑料膜帶起的現象,造成印刷圖形缺漿現象,后經過反復工藝試驗,采用在層壓塑料膜上涂上保護層,很好解決了印刷金屬漿料易被塑料膜帶起的問題。

總之,要提高多層陶瓷外殼的生產效率,降低生產成本,就應采用大版多工位的生產工藝,采用上、中、底三層生瓷膜片印刷后先分別等靜層壓,然后再將上、中、底三片疊加后芯腔體內填充可塑性良好的硅膠,在進行等靜層壓就很好地解決了多工位大腔體層壓塌腔、開裂、倒角、腔體不對稱等問題。