GB51291-2018 共烧陶瓷混合电路基板厂设计标准.pdf

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GB51291-2018 共烧陶瓷混合电路基板厂设计标准.pdf

4..琵科定指将配好 定的有 机物溶剂,制备出流延所需要的浆料。通过混料,实现各种无机粉

机物溶剂,制备出流延所需要的浆料。通过混料,实现各种无机粉

有机载体的均匀分散分布DB44/T 1848-2016 重要建设工程强震动监测台阵技术规范,为制作出性能稳定和一致性好 发提供保障。常见的二元混合溶剂及其沸点如表1所示。

表1常见的二元混合溶剂及其沸点

4. 3. 2本条对混料工艺做了规定

2球磨时间过短.混料会不够均匀,影响产品质量;球磨时 间过长,粉料粒度变小,将影响基板的烧结收缩率、介电常数等性 能指标。

达到燃爆浓度后遇火花产生爆炸,混料间和配料间电器

4.4.1流延工艺选用有机流延体系性价比更高,采用有机流延体 系具有分散剂、黏结剂选择范围产、浆料黏度低、溶剂挥发快、干燥 时间短.制成的生坏结构均匀、表面平整、强度高、柔软性好等优 点。另外,为提高生瓷带操作和使用性能,可加人除泡剂、匀化剂 和脱模剂等

4.4.2本条对生瓷带流延工艺做了规定:

4.4.3生瓷带的厚度不能太厚或太薄,既要保证生带强度

使得生瓷带上下表面干燥差异较小

使得生瓷带上下表面干燥差异较小。

4.6.1打孔是实现基板电气连通的前提。通过打孔,使生瓷片在 所需的部位形成可填入金属导体的空间,以实现基板上下层的精 确连接及多层生瓷片的精确定位。机械冲孔是使用高精度自动化 数控机床,通过机械钻头冲压的方法在工件上打孔。激光打孔是 利用脉冲激光所提供的高功率密度以及优良的空间相于性,使工 件被照射部位的材料冲击气化蒸发进行对材料的打孔。

4.7.1填孔是实现各层电气连通的基础。填孔必须饱满密实, 通过填孔,各层电路之间的连接得到保证,导热孔能发挥导热作 用。挤压填孔是通过挤压的方法将填充浆料挤压到孔中;而印刷 孔主要是采用负压抽吸的方法,使得孔周围均匀的印有导体浆 料。挤压填孔有利于将孔填充得更加充实,提高可靠性,但填孔速 度慢,易于造成生瓷污染,从而不宜使用和批量生产;印刷填孔速 度快,一致性好,可适用于批量生产

本条对生瓷带填孔工艺做了

3填充浆料要有一定黏度,以充分凝胶化; 4填充浆料要根据产品对于共烧陶瓷中电路的性能要求,按 经济因素选择; 5采用上压下吸的填孔方式是为了加快浆料的流动,提高通 孔的填充率。

4.8.1印刷是实现电路布线的关键技术。通过真空吸阶

片固定于工作台,丝网置于生瓷片上方,丝网的图文部分可以使导 体浆料通过,漏印至生瓷片上;非图文部分网孔被堵死,不能通过

浆料。印刷时在丝网一端倒入导体浆料,用刮板在丝网板上的浆 料部位施加一定的压力,并尚丝网的另一端移动。浆料在移动中 被刮板从丝网上方挤压到生瓷片上,从而实现图形的印制。通过 印刷,将各种浆料通过制作好电路图形的丝网转移到生瓷片上。

4. 8. 2本条对丝网印刷工艺做了规定

3脱网高度是指丝网与生瓷片的距离。选用适中的印刷速 度和稍偏小的刮板压力使线条印制得更清晰;刮板压力过大、印刷 速度过快、脱网高度过小,会造成所印制的线条轮廓不清晰,线条 有毛刺,线条精度也有较大的偏差;但对于细线印刷,脱网高度要 小一些

4.9.1叠片是按照预先设计的层数以及次序,对印刷后的生瓷片

4.9.1叠片是按照预先设计的层数以及次序,对印刷后的生瓷片 进行切片和叠层,形成一套完整的生瓷胚体。通过叠片,实现所有 各单层生瓷片的正确定位和有机组合,满足基板的设计要求。

4.9.2本条对手工叠片工艺做了规定:

3点焊预压是为了保证新装载的生瓷片与底层生瓷 接触,避免层间错位,

4.9.3本条对自动叠片工艺做了规定:

3本条对自动叠片工艺做了

5生瓷片去框后尽快叠片是为防止时间过长后收缩加大,影 响对位精度。

4.10.1层压是通过施加压力在陶瓷生胚上,利用黏结剂以及强 玉力消除层与层之间的空隙,使得层与层之间紧密地结合在一起, 层压一般采用等静压的方法,运用水作为压力介质,将叠片好的生 瓷胚体包封于密封袋中,然后置入能承受高压力的钢桶中进行加 压,密封袋中的生瓷胚体将在各个方向受到同等大小的压力,可设 定压力值并保压一段时间,以获得高密度的生瓷胚体。当生瓷片

没有空腔时,层压也可采用同轴加压方式压实。但采用同轴加压 时,生瓷片不同位置所受的压力存在差异,容易导致基板烧结后出 现曲翘和分层等现象。通过层压,实现多层生瓷片的一体化和致 密化,为基板烧结做准备。

4. 10.2本条对层压工.艺做了规定:

2本条对层压工艺做了规定

1填充腔、槽是为防止孔洞周边压力不均匀,造成腔、槽的变 形; 2 层压背板通常为平整、光滑的不锈钢板或高温玻璃板; 3层压压力、水温和时间对烧结收缩率影响较大.需准确控制; 5 保压是为了使生瓷胚充分层压;保压后缓慢降低施载压力 是为了防止生瓷胚出现分层现象

4.11.1热切是在生瓷胚体烧结前.将其进行切割成为多个独立 的器件单元.可根据设计需求确定是否需要在烧结前进行热切操 作。通过热切,将整版生瓷片分割成所需尺寸、边缘整齐的矩形基 板生坏单元。 4.11.2本条对热切工艺做厂规定: 2切割深度须调节到位,防止切割过深损坏刀片; 3将待切生瓷板真空吸附在台面.l.是为了避免切割时生瓷 板移动; 5台面和专用刀片加热至规定温度是为了避免生瓷体切割 时产生崩边或裂纹等缺陷

4.11.1热切是在生瓷胚体烧结前.将其进行切割成为多个独立 的器件单元.可根据设计需求确定是否需要在烧结前进行热切操 作。通过热切,将整版生瓷片分割成所需尺寸、边缘整齐的矩形基 板生坏单元。

2切割深度须调节到位,防止切割过深损坏刀片; 3将待切生瓷板真空吸附在台面.[:是为了避免切割时生瓷 板移动; 5台面和专用刀片加热至规定温度是为了避免生瓷体切割 时产生崩边或裂纹等缺陷

4.12.1共烧是将多层陶瓷生瓷胚体与其中的电路共同烧结,是 实现生瓷向熟瓷转变的关键工艺。通过共烧,多层生瓷片形成了 稳定、可靠的独石体结构。共烧过程可分为排胶过程和烧结过程 两个工艺步骤。排胶过程是指将混料过程中添加在陶瓷粉体和导

体浆料中的有机物质分解、气化和排除的过程。烧结过程是指陶 瓷生坏在一定的气氛和温度条件下固体颗粒相互键联,晶粒长大, 气孔和晶界逐渐减少,总体积收缩,密度增加,形成致密多晶烧结 体的过程。

4.12.3本条对箱式烧结炉共烧T.

5排胶过量会导致金属化脱落;排胶和烧结可分别在不同炉 本中进行,烧结过程在烧结温度保持一定时间是为了使陶瓷晶粒 长大和充分致密化,直至烧成为尺寸稳定的致密陶瓷基板;加大进 气量是为了带走更多热量。

(承烧板一般采用钼板和钨板:选择承烧板的原则是以陶 不与承烧板发生明显反应和有利排气为主。

4.13.1熟切是指对陶瓷共烧后的胚体进行切割分解为若干独立 的器件单无,对于异形基板和生切不能达到自标的基板必须进行 熟切。通过熟切,将共烧后的熟瓷切割成所需尺寸和形状的基板。 对于要求边缘平直的基板需采用砂轮切片机熟切,对于在一定厚 度范围内的异型基板可采用激光切片机熟切

13.2本条对砂轮熟切工艺做

3由于存在收缩容差,熟切时不能整版只选一个切割基点 对稍大的基板每块要有一个切割基点。

4.13.3本条对激光熟切工艺做于规定

3激光参数包括激光功率、脉宽和脉冲重复频率;激光功率 和切割速率太慢,易引起基板中更多玻璃相熔化,导致去玻璃渣后 基板边缘残缺不平。

要求的厚膜电阻达到所要求的阻值及精度。共烧陶瓷产品烧结后 在产品的表面层印的厚膜电阻,一般设计得比所需标准值小,为了 达到标准值,一般常用的办法就是激光修调的办法。激光修调系 统是程控的自动调阻系统,其调阻过程如下:测试系统根据程序要 求预测试共烧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,测试系统把信号反 馈给控制系统,控制系统指令激光系统进行切割,调阻系统对每 电阻两端加一定的恒流,测试电阻上的电压,算出对应的初始值, 然后控制激光把电阻切割掉一部分以改变电阻的宽度,在切割的 司时,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

14.2本条对激光调阻工艺做了规定:

3及时调整电阻精度目标设定值是为了减少不合格品的出 现; 4切割长度和有效宽度不合格会对电路的长期可靠性有影 响; 5如果切口不干净,会影响电路的长期可靠性,

4.15.1镀涂是指在共烧陶瓷基板金属化表面利用电解或化学的 方法沉积特定金属,使金属化图形的导电性得到提高,满足基板电 路的传输要求,同时提高金属化层的腐蚀性能,并改善金属化的 焊接或键合等性能,满足使用要求。 电镀是利用电解原理在金属化表面上沉积一薄层其他金属或 合金。电镀时镀层金属作阳极,被氧化成阳离子进人电镀液,待镀 共烧陶瓷基板上的金属化作阴极,电镀液中的阳离子在金属化表 面被还原成镀层。化学镀是在无外加电流的情况下借助合适的还 原剂,使镀液中的金属离子还原成金属,沉积到零件表面。镀层质 量与化学镀液的组成、配方、化学镀的工艺条件以及镀层的化学组

成和微观结构有着密切的关系。镀涂层成分、层数和厚度依需要 而定,比如需焊接的镀层可以是一层,如Ni、Sn等,但为了改善共 烧陶瓷基板金属化层的可焊性和键合性能,提高镀层耐腐蚀性能, 常常在Ni层上加镀Au层

4.15.2本条对镀涂工艺做了规定:

1对原料的纯度以及溶液配制格控制,严格遵守溶液配制 和补充工艺,是因为镀液成分、镀液杂质对镀层质量影响较大;严 格遵守镀液的日常维护工艺,控制工艺环境卫生,对挂具的清洁及 状态进行监控,定期进行镀液分析,是为防止镀液受到污染; 6镀液温度、电流密度、镀覆时间以及搅拌强度会影响电镀 镀层厚度和质量,所以要严格控制; 7镀液温度、镀覆时间以及搅拌强度会影响化学镀镀层厚度 和质量,所以要严格控制; 8对陶瓷基板进行退火,是为提高金层、镍层和底部金属化 的结合力。

5.1.1共烧陶瓷混合电路基板生产线T.艺设备包括流延设备、切 片设备、打孔设备、填孔设备、印刷设备、叠片设备、层压设备、烧结 设备;辅助设备包括球磨设备、干燥设备、真空包封设备、激光调阻 设备、镀涂设备、测试设备。

5.3.2本茶对混科工艺设备做了规定: 2球磨罐及其球磨球或球磨棒坚固耐磨、耐溶剂腐蚀是为了 避免球磨T具成分脱落对生瓷带材料产生不良影响; 3不同大小不同形状的研磨介质混合可提高球磨效率。

5. 4 流延工艺设备

5.4.1流延工艺需要多种PET基带以适应不同宽度和厚度的流 延生瓷带的使用。PET基带黏结性能、宽度和厚度应满足生瓷带 的使用要求。

8为防止含有可燃溶剂的瓷浆发生爆炸,一旦干燥腔内的可 燃溶剂蒸汽水平超过50%,就要启动流延停止程序

5. 6 打孔工艺设备

5.6.1机械冲孔机适用于生瓷片尺寸为8英寸×8英寸,冲孔速 度大于10个/s,冲孔精度士5um。激光打孔机适用于大幅面台面 (如24英寸×20英寸),冲孔速度50个/s,冲孔精度15um。

9机械冲孔机配置安全防护门是为防止设备高速运行部件 伤害操作者人身安全。

5.6.3激光打孔机采取相应的安全防护措施与保障是为防止激 光灼伤设备操作者的眼睛。

光灼伤设备操作者的眼睛。

5.7.2本条对填孔工艺设备做了规定:

5.8.1丝网印刷机适用于生瓷片尺寸8英寸×8英寸.印刷精度 土10um。网版曝光机适用于平行光,露光面积900mm×650mm 乳胶膜厚范围15μm~30μm,膜厚精度土1μm。

5.9.1自动叠片机适用于生瓷片尺寸8英寸×8英寸,最小瓷片 享度50μm,叠层精度土5μm,层数大于40层。 5.9.2本条对自动叠片工艺设备做了规定: 5自动叠片机配置安全防护门是为确保设备操作者人身安

5.9.2本条对自动叠片工艺设备做了规定:

5自动叠片机配置安全防护门是为确保设备操作者人身安 全及不受到伤害。

5.11.2本条对热切工艺设备做了规定

1.2本条对热切工艺设备做了规定: 6热切机配置安全防护门或防护光幕是为确保设备操作者 全及不受到伤害,运行时,不得将手指伸人切刀运动区域中

5.12.2本条对共烧工艺设备做了规定!

5. 12共烧工艺设备

5排气系统通风良好是为了使排胶过程中所挥发的气体迅 速排出。

13.1对于在一定厚度范围内的异型多层陶瓷基板采用激 机熟切,激光光斑直径尽可能小;对于要求边缘平直的基板 轮切片机熟切

片机熟切,激光光斑直径尽可能小;对子要求边缘平直的基板采用 砂轮切片机熟切。 5.13.2本条对熟切工艺设备做了规定: 8划片机配置安全防护门是为防止高速运行部件对设备操 作者人身安全造成伤害。

5.13.2本条对熟切工.艺设备做了规定:

8划片机配置安全防护门是为防止高速运行部件对设备操 作者人身安全造成伤害。

5.14激光调阻工艺设备

5.14.2本条对激光调阻机做了规定:

5.14.2本条对激光调阻机做了规定:

6.1.3共烧陶瓷典型工艺路线图如下(见图1图

3共烧陶瓷典型工艺路线图如下(见图1~图4):

图1带框共烧陶瓷工艺路线

图2带膜共烧陶瓷工艺路线

图3不带膜共烧陶瓷工艺路线

图4贴膜共烧陶瓷工艺路线

.共烧隔瓷论信电路基极生产设备有的很重·有的设备在运 行中振动大,也会产生噪声.适宜采用单层厂房。主体单层局部多 层的厂房形式,可以把辅助用房放在多层部分,在基础上与主厂房 分开也是很好的方式。在建筑设计受限时也可采用多层广房形 式,这就需在满足丁艺生产的前提下对较重设备、振动大有噪声的 设备布置采取必要的技术措施·保证结构安全等。

7.1.2共烧陶瓷混合电路基板生产厂房有净化区吊顶内管线多:

7.1.6现行国家标准《电子工业洁净厂房设计规范》GB

防火分区面积、安全出口数量、距离、疏散标志都有相应规定,并包

也无法进行运输时,则需设计时在外墙靠近设备安装处预留窗洞 待设备吊装进入室内后再封堵窗洞,

空气接触且达到爆炸浓度(氢气体积浓度为4.1%~74.2%).遇 明火会发生爆炸.造成人身财产损失,因而各专业设计必须按防爆 要求进行,保证房间通风良好。为防止在氢气达到爆炸浓度发生 爆炸时不会造成厂房大面积跨塌,HTCC烧结工艺区必须在厂房 一层靠外墙或在多层厂房的最顶层布置。此条为强制性条文,必 须严格执行。

分为长径比不大于3的多个计算段,各计算段中的公共截 为泄爆面积

7.2.25kN/m²的设计荷载可以满足多数共烧陶瓷混合电路基 板生产设备的楼层安装需求,若有烧结炉等重型设备布置在楼层 时.除在下艺设备布置时布置在梁上外,还可采用分散荷载的其他 技术措施。

8. 1 空气净化与排风系统

设置独立的局部排风系统在洁净区可防止废气通过回风 空气净化系统;在非洁净区酸、碱、有机废气分开设置排风 分别进人废气处理塔进行处理

8.1.8设置独立的局部排风系统在洁净区可防止废气通过回风

采用过渡制冷剂在技术上是短期行为,在保护大气环境方 过渡措施,设计上一般不宜提倡

面也是过渡措施,设计上一般不宜提倡

面也是过渡措施,设计上一般不宜提倡

9.2照明、配电和自动控制

9.2.8因为高温共烧陶瓷烧结简使用氢气TB 10035-2018 铁路特殊路基设计规范,必须保证电气设计 符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058的有关规定,防止电气设计有瑕症而引发爆炸。

9.2.8因为高温共烧陶瓷烧结简使用氢气,必须保证

9.3.2共烧陶瓷混合电路基板生产,设置火灾目动报警系统主 要目的是为了尽早发现火灾隐惠,加强火灾预防能力,保护工作区 内人员生命安全和贵重生产设备。由于共烧陶瓷混合电路基板生 产又大部分在洁净区内的特点,一旦火灾发生,对灾后恢复生产影 响很大。因此,本标准规定必须设置火灾自动报警与消防联动控 制系统,与厂区监控中心连通,接收报警信号并启动相应的消防设 备。

9.3.5设置火焰探测器是为避免在使用氢气的烧结间内产生无

烟火焰却未报警的情况发生;设置氢气浓度探测器是保证氢气浓 度在爆炸极限以下,有效防止爆炸事故发生。本条为强制性条文, 必须严格执行。

10.1.3生活废水处理按市政管理规定有的地方是厂区内要设化 粪池,经化粪池处理后方可排人城市污水管网。有的地方则是不 设化粪池,可直接排入城币污水管网。 10.1.7有镀镍、镀金等T艺:要产生酸碱废水、含重金属离子废 水和含氰化物的有毒废水,城市配套可能时,镀涂工艺应该外协解 决,这样有利环境保护。若需自主设置镀涂丁序时,则应按照现行 国家标准《电子工业环境保护设计规范》GB50894的有关规定进 行处理,达标后方可排放。

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