車輛厚膜電路生產研究

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本文作者：谷云峰張曉武劉宏作者單位：四平市吉華高新技術有限公司

1（略）。

1．1（略）。

1．2試生產

按照已經確定的工藝流程開始進行試生產，試生產階段主要是在確定材料和初步工藝流程的基礎上，在實際生產中逐個對各個工序的工藝參數進行確定，驗證工藝流程是否合理。

(1)繪圖與制作底片，采用CAD工程繪圖軟件按照測繪好的尺寸，將電極、電阻、保護層分別畫好，并傳給底片加工供應商，進行底片加工，為絲網制作做準備。

(2)絲網制作，先將不銹鋼絲網繃到一定張力，然后粘在鋁合金網框上，對絲網進行清洗烘干后，選擇合適的菲林片貼牢，然后再將要做圖形的底片放在絲網中間，用紫外線曝光機進行曝光，制作符合設計印刷要求的絲網圖形。

(3)電極印刷與烘干，電極印刷就是在載體陶瓷上使用印刷機印刷電極圖形，需要調節印刷厚度以達到最為理想的印刷圖形及電極層厚度，根據以往固定片狀電阻器的加工經驗，首先使用的工藝參數如下:①絲網菲林厚度25μm，②印刷壓力80N，③脫網高度0．5mm，④烘干溫度150℃，⑤烘干時間5min，這樣的工藝條件，印刷烘干后獲得的電極膜厚度20～28μm，可以滿足設計要求。

(4)電極燒成，根據電極材料說明及固定片式電阻器的制作經驗，確定電極燒成的工藝條件是在有氧隧道爐中進行燒成，燒成溫度850℃，恒溫時間10min，排氣速率為650L/min。使印刷后的電極漿料燒成后，形成致密的銀鈀金屬導電層。電極層燒成厚度一般為15～18μm。

(5)電阻的印刷與烘干，電阻的印刷是此產品加工的重點控制過程，既要控制電阻印刷的厚度，也要保證電阻膜厚的均勻，這樣才能確保產品阻值的命中率，為激光調阻做好準備。將電極印刷和烘干的工藝參數作為參考，確定電阻的印刷和烘干工藝參數如下:①絲網菲林厚度20μm，②印刷壓力90N，③脫網高度0．6mm，④烘干溫度150℃，⑤烘干時間5min，這樣的工藝條件，印刷烘干出來的電阻膜厚滿足設計需求，且厚度均勻。

(6)電阻燒成，印刷電阻采用的是含有玻璃成分的氧化釕系列電阻漿料，燒成條件對電阻的阻值影響很大，不僅是燒成溫度和時間對阻值有影響，就連燒成爐中所燒的產品的多和少都會影響產品燒成后的阻值，通過試燒樣片確定燒成條件為:燒成溫度850℃，恒溫時間10min，排氣速率為650L/min，在燒成爐的鏈帶上每行擺5片產品可以滿足設計要求。

(7)保護層印刷烘干，印刷保護層就是在電阻以及需要保護的電極上通過絲網印機印刷獲得玻璃層，保護層印刷要求相對低一些，只要完全覆蓋住所要保護的部位就可以了，電阻體上的保護層的厚度不易過厚，以免影響激光調阻質量。根據以往固定片狀電阻器的加工經驗，保護層印刷和烘干工藝參數如下:①絲網菲林厚度10μm，②印刷壓力80N，③脫網高度0．5mm，④烘干溫度150℃，⑤烘干時間5min，這樣的工藝條件，印刷烘干后獲得的保護層膜厚度10μm左右，可以滿足設計和后續加工的要求。

(8)保護層燒成，保護層是采用固定片狀電阻器一次玻璃采用的600℃燒成的玻璃漿料進行印刷的，其燒成工藝條件與固定片式電阻器一次玻璃的燒成條件相同，即燒成溫度600℃，燒成時間5min，排氣速率650L/min。

(9)激光調阻，按照工藝要求對印刷電阻進行調阻，使其達到目標阻值。為了完成激光調阻，首先要做一套適合本產品的調阻探卡，根據本產品的測試點制作探卡，再根據產品的圖形尺寸編制調阻程序，由于調阻設備的自動化程度很高，做好以上準備工作后調阻工作就很容易完成了。

(10)分片、包裝，為了提高生產效率，前面各工序加工時采用的陶瓷基片都是6連片進行生產的，激光調阻后先進行分片然后再進行包裝。分片采用手工分片，在陶瓷基片上已經用激光按照設計尺寸刻好了劃槽，用手輕輕掰就能整齊的分開，分片后采用塑料薄膜將產品有順序地包裝，每個小包裝內有150塊產品，每5個小包裝裝成一個大包裝。

(11)檢驗，根據相關技術指標對半成品和成品進行檢驗，確保只有符合要求的半成品才能流到下一工序，符合要求的成品才能入庫。

1．3試生產中出現的問題及解決方案

在初始工藝流程的指導下，試生產基本順利完成，說明初始工藝流程設計基本合理，材料選用很恰當。但是在一些細節上還存在一定問題，如試生產出來的產品和進口樣品相比較，電極表面不夠光亮，導致產品在做耐磨性試驗時耐磨次數僅為150萬次，小于進口產品的200萬次;再有在電極檢驗位置設置不夠合理，在電極燒成后才進行檢驗，出現問題的半成品無法進行返修，只能報廢，這樣就造成了一定的浪費。

針對試生產出現的這兩個問題我們進行了分析和討論，首先是對電極不夠光亮的問題進行分析，通過對試生產的產品和進口樣品的對比分析，發現試生產的產品表面覆蓋了一層銀鈀金屬氧化膜，而進口樣品則是光亮的銀鈀金屬，出現這樣差異的原因主要是電極燒成過程中，在降溫階段電極中的銀鈀氧化，形成了一層氧化層，而且試生產時沒有考慮到這一問題，沒有進行處理，導致試生產的產品電極不夠光亮，從而影響了產品的耐磨性。為了解決這一問題，決定在電極燒成后增加拋光工序，多電極進行拋光，除去銀鈀氧化膜，提高電極的光亮度，從而提高產品的耐磨性。增加拋光工序需要解決兩個問題，一是拋光工序加在什么位置，二是采取什么方法進行拋光。經過對整個生產工藝流程的分析，為了避免拋光后二次氧化，拋光工序一定要在所有燒成過程都結束以后才能進行，而且拋光還不能影響產品的阻值，基于這兩點考慮，我們認為拋光工序放在保護層燒成之后，激光調阻之前是最合理的。至于拋光方法，我們開始采用800目的金相水磨砂紙進行手工拋光，拋光后產品目檢效果良好，但在40倍顯微鏡下看有明顯的劃痕，然后又采用1000目的石榴石拋光粉進行手工拋光，產品拋光后，效果好于金相砂紙，但是在40倍顯微鏡下仍有輕微的劃痕，與進口樣品有一定差距。為了取得更好的拋光效果，經過查閱大量的相關資料，最后確定用碳化硅制成的球狀拋光材料再加上用表面活性劑加上其他輔助材料配成的拋光劑進行振動拋光，產品拋光后，拋光效果良好，在40倍顯微鏡下看不到任何劃痕，與進口樣品基本一致。取拋光后產品進行耐磨性試驗，耐磨次數達到了將近300萬次，完全達到了進口樣品的水平。

其次是解決電極檢驗位置設置不合理的問題，經過探討，最后決定將電極檢驗的位置放在電極烘干后進行，這樣在檢驗過程中發現不良品可以返回工序將電極漿料擦掉重新印刷，這樣就解決了電極燒成后檢驗發現不良品不能返修的問題，有效地減少了電極廢品的數量。

1．4生產工藝流程的確定

在解決了試生產出現的問題后，重新進行了試生產，有了前次試生產的經驗，這次試生產很順利，生產出來的產品進行了相關試驗，性能完全達到了進口樣品的水平。具體對比結果見表1。至此油位傳感器用厚膜電路的生產工藝流程已經可以確定，具體工藝流程如圖2。

2結論和展望

通過這次對汽車油位傳感器用厚膜電路制造工藝成功試驗，在此工藝條件下生產出來的產品性能完全達到了國外產品的水平，在油位傳感器用厚膜電路生產領域打破了博世、德爾福、偉世通、西門子VDO等國際大品牌壟斷，使該產品成功實現了國產化。該生產工藝流程合理，適合工業化生產，有很強的推廣價值。在不久的將來一定會在汽車傳感器領域出現更多更好的國產產品來替代進口產品，從而打破國外的技術壟斷，加快我國汽車電子技術產業化過程，推動我國汽車電子技術，尤其是傳感器技術的進步，提高我國汽車企業參與國際市場的競爭力。