王佳利， 田 雨

（中電科風(fēng)華信息裝備股份有限公司， 山西 太原 030024）

引言

低溫共燒陶瓷（LowTemperature Cofired Ceramic,LTCC）技術(shù)以其集成密度高和高頻特性好等優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械、熱學(xué)及工藝特性，成為目前電子元件集成化的主流方式，被廣泛應(yīng)用于電子、通訊、航空航天、汽車、計算機(jī)和醫(yī)療等領(lǐng)域。

生瓷片印刷工藝作為LTCC 生產(chǎn)工藝流程中的重要環(huán)節(jié)之一，在生瓷片打孔和印刷工藝之間，為了防止印刷的時候生瓷片產(chǎn)生較大的變形，應(yīng)用覆膜機(jī)給生瓷片貼覆一層保護(hù)膜的工藝。

1 覆膜機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1 覆膜揭膜機(jī)布局圖

如圖1 所示，覆膜揭膜機(jī)主要由上料機(jī)構(gòu)、移載機(jī)構(gòu)、撕膜機(jī)構(gòu)、鋼輥黏塵機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、中轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、覆膜機(jī)構(gòu)、卷膜機(jī)構(gòu)、裁膜拉膜機(jī)構(gòu)、下料機(jī)構(gòu)組成一個整體。此設(shè)備前段是環(huán)島機(jī)械手，將沖完孔的生瓷片放置到上料平臺進(jìn)行機(jī)械定位，然后經(jīng)過移載機(jī)構(gòu)、撕膜機(jī)構(gòu)將前工序所覆薄膜撕掉并通過鋼輥黏塵機(jī)構(gòu)將產(chǎn)品表面的瓷渣去除，再經(jīng)過翻轉(zhuǎn)、中轉(zhuǎn)將生瓷片吸附到覆膜平臺，待拉膜機(jī)構(gòu)、卷膜機(jī)構(gòu)、裁膜機(jī)構(gòu)將需要覆的膜裁好之后，貼膜部件將生瓷片與膜貼合，通過下料部件將覆膜以后的產(chǎn)品運送到下料位進(jìn)行后續(xù)的印刷工藝。

2 覆膜部件設(shè)計

覆膜部件是覆膜機(jī)的核心部分，如圖2 所示，主要包括前端拉帶部件、膠輥部件、后端拉帶部件、夾帶部件、裁膜部件、卷膜部件。其主要功能是完成膜的裁切、對位和貼覆功能。

圖2 覆膜部件

其中，前端拉帶（下頁圖3）部件水平方向由模組跟導(dǎo)軌組成運動機(jī)構(gòu)，夾帶的松緊是由上下兩個氣缸跟導(dǎo)向軸組成的夾緊機(jī)構(gòu)；膠輥部件是（下頁圖4）由模組運動的水平運動機(jī)構(gòu)Z 向氣缸跟導(dǎo)向軸、直線軸承組成的升降機(jī)構(gòu)，其中包含調(diào)平設(shè)計；后端拉帶部件（下頁圖5）水平方向由電缸控制，上下夾帶也是由上下兩個氣缸跟導(dǎo)向軸組成的夾緊機(jī)構(gòu)；裁切機(jī)構(gòu)（下頁圖6）由Y 向的模組帶著裝刀夾具進(jìn)行往復(fù)裁切動作；夾帶部件（下頁圖6）是由兩套上下夾緊氣缸、直線軸承和導(dǎo)向軸組成的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，分別控制左右夾帶板的夾緊；卷膜部件由一個氣脹軸和兩個導(dǎo)向輥組件組成[1-2]。

圖3 前端拉帶

圖4 膠輥部件

圖5 后端拉帶

圖6 裁切、夾帶部件

整個貼膜部件工作原理首先將膜卷固定到氣脹軸上，將膜通過導(dǎo)向輥組件拉到夾帶部件夾板下方，右邊夾緊板將膜夾住，左邊夾板松開。前端夾帶伸進(jìn)夾帶部件的左邊夾緊板，夾緊膜以后，電器驅(qū)動把膜拉出符合生瓷片尺寸的距離。將夾帶部件左邊夾帶夾緊，裁膜電機(jī)驅(qū)動刀片將膜裁開。然后，前端拉帶、膠輥部件、后端拉帶同時以合適的速度往同一方向進(jìn)行相對運動，至貼膜位置，膠輥上下氣缸上升，電器驅(qū)動模組完成貼覆工作。為了防止夾板破壞膜產(chǎn)品，各個夾膜輥表面都需要貼膜防靜電膠帶，夾帶板需要貼覆防靜電海綿。

3 覆膜工藝研究

覆膜是否合格的主要檢測標(biāo)準(zhǔn)就是看覆膜前后，生瓷片尺寸是否保持穩(wěn)定。本覆膜機(jī)構(gòu)的覆膜工藝如圖7 所示，生瓷片跟膜對位之后，膠輥從覆膜中心升起，首先完成左邊膜的貼覆，然后完成右邊膜的貼覆。整個貼覆工藝的關(guān)鍵點在于貼覆膠輥的膠層硬度和貼覆壓力的選擇。每片生瓷片四個角有4 個定位孔，選取不同硬度的膠輥和不同的貼覆壓力進(jìn)行貼覆實驗，并對貼覆之后生瓷片四個定位孔間距

圖7 貼膜工藝

A、B、C、D 四個尺寸進(jìn)行檢測，如表1、表2。

表1 40D 膠輥在不同貼覆壓力下的貼合尺寸

表2 0.11 MPa 壓力下不同硬度膠輥的貼合尺寸

由表1 發(fā)現(xiàn)，貼覆壓力越低，覆膜后生瓷片的變形越小，故而將覆膜壓力設(shè)在能將膠輥升起的最低壓力0.11 MPa。然而，ΔB、ΔD 兩個尺寸還是無法滿足工藝需求。

由表2 得知，越低的膠輥硬度貼合，生瓷片的變形就越小，能控制在10 μm之內(nèi)，可以滿足工藝需求。

4 結(jié)語

未來，隨著LTCC 的快速發(fā)展，覆膜技術(shù)作為介于打孔與印刷中間工藝將會在高精度工藝要求中成為不可或缺的工藝。