CN105172400A - 不同膜层厚度的丝网印刷方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成电路中丝网印刷不同膜层厚度材料的方法,包括以下步骤：a.根据原有的一层乳剂膜丝网掩膜版的版图，在需要加厚的膜层位置周围，设置一圈宽度为1～2mm的方框，形成乳剂膜加厚图形版图；b.将上述版图反绘成乳剂膜加厚图形黑白底片；c．在原丝网掩膜版的第一层乳剂膜上再粘贴上第二层乳剂膜，将加厚图形黑白底片放置在第二层乳剂膜膜层上通过曝光显影后，形成加厚乳剂膜图形膜层；d．用加厚乳剂膜丝网掩膜版，通过丝网印刷机印刷出不同膜厚导电胶膜层或导电带膜层。本发明的优点如下：通过一次印刷形成不同厚度厚膜导电浆料或导电胶膜层，节约大量材料成本，其膜层尺寸大小和膜厚控制一致性好，加工精度高，工艺难度低。

Description

不同膜层厚度的丝网印刷方法

技术领域：

本发明涉及集成电路制造领域，特别设计集成电路中丝网印刷不同膜层厚度材料的方法。

技术背景：

目前适合丝网印刷材料包括有厚膜电子浆料、导电环氧等，现有技术是采用丝网掩膜版来进行丝网印刷制作出所需材料膜层，因该丝网掩膜版所用丝网目数是一致的，丝网上乳剂膜厚度也是相同的，因此所丝网印刷制作出来的材料膜层厚度也是相同的。一般情况下这种丝网掩膜版能满足常规电路加工需要，但在特殊情况下则无法满足加工要求，如下如述：

1、厚膜电子浆料：在同一层导电带(同种厚膜导体材料同一次印刷)上有常规电路走线和粘接区等，同时又有元器件锡焊区和大功率布线时，因其要求的材料膜厚是不同的，常规电路走线和粘接区要求膜厚在40μm～50μm，元器件锡焊区和大功率布线要求膜厚在70μm～85μm，此时现有技术则无法满足加工要求。目前只能采用全部加厚(膜厚控制在70μm～85μm)的方法来制作该厚膜导电浆料层，浪费大量材料成本。

2、导电环氧：混合集成电路上所需要粘接元器件存在不同种类，其所要求的导电胶膜厚也不相同，如裸芯片粘接用导电胶膜厚在20μm～30μm，片式器件粘接用导电胶膜厚在50μm以上，而采用现有印刷技术无法满足不同元器件粘接要求。目前只能采用全部减薄(膜厚控制在20μm～30μm)的方法来制作该导电环氧层，后期操作人员采用手工点胶方式将片式器件端头进行加固处理，此种加固方式存在三个缺点：一是手工点胶耗间长；二是易出现漏点胶现象；三是手工点胶量无法控制导致电路参数一致性差。

经检索，公开号CN201210103259，名称为一种可控温SMT焊膏印刷双层模板，该专利提供一种可控温SMT焊膏印刷双层模板，第一层模板根据PCB板上焊盘所需焊锡膏厚度设置为0.1mm，模板形式与PCB板上焊盘所需漏印焊锡膏的焊盘一一对应。满足最细间距焊盘印刷要求，第二层模板厚度设置为0.05mm，与第一层模板不同之处是对应PCB板上细间距焊盘所对应的窗口不开模，其余窗口形式与第一层模板一致。该专利虽然也实现了不同厚度印刷要求，但是需双层开模，需要反向印刷（即先将印刷浆料刮涂在双层模板上，然后将电路板再放置与上层模板上，通过加热将印刷浆料形成的图形印制到电路板上），并不能应用于集成电路的丝网印刷。

发明内容

发明的目的就是提供同一块丝网掩膜版上形成多种乳剂膜厚度的方法来制作一种特殊丝网掩膜版，通过采用该特殊丝网掩膜版来丝网印刷出不同厚度的材料膜层，以满足电路对不同膜层厚度的需求。

本发明采用了如下技术方案：

1、不同膜层厚度的丝网印刷方法，包括采用原有的一层乳剂膜丝网掩膜版，其特征在于包括以下步骤：

a.根据原有的一层乳剂膜丝网掩膜版的版图，在每个需要加厚的导电胶膜层或导电带膜层位置的图形周围，设置一圈宽度为1～2mm的加厚图形方框，设计出乳剂膜加厚图形版图；

b.根据设计的乳剂膜加厚图形版图制作反绘底片，将乳剂膜加厚图形版图中的加厚图形方框通过光绘机进行反绘，形成乳剂膜加厚图形黑白底片，其中乳剂膜加厚图形方框为白色，其它区域为黑色；

c．在原丝网掩膜版的第一层乳剂膜上再粘贴上所需厚度的第二层乳剂膜，然后将乳剂膜加厚图形黑白底片放置在第二层乳剂膜膜层上并对准第一层乳剂膜中的图形，通过曝光显影后，经过水洗将未曝光部分除去，曝光部分形成方框形的加厚乳剂膜图形膜层，最终形成加厚乳剂膜丝网掩膜版；

d．将制好的加厚乳剂膜丝网掩膜版，通过丝网印刷机印刷出不同膜厚导电胶膜层或导电带膜层。

本发明与现有技术相比，其优点如下：

1、厚膜电子浆料：一是通过印刷方式形成不同厚度厚膜电子浆料膜层，以满足电路不同需求；二是节约大量材料成本。

2、导电环氧：一是通过印刷方式形成不同厚度导电胶膜层，其膜层尺寸大小和膜厚控制一致性好；二是不仅可用手动粘片机而且可用于自动粘片机进行元器件粘接；三是粘片效率和质量得到很大提高。

3、而本专利是采用特殊丝网掩膜版来丝网印刷出不同厚度的材料膜层，实现不同膜厚材料一次印刷成型，加工精度高，成本低、工艺难度低。

附图说明：

图1是一种厚膜混合集成电路元器件粘接位置图；

图2是现有的一层导电胶印刷图形丝网掩膜版剖视图；

图3是图2的俯视图;

图4是版图设计第二层加厚乳剂膜图形;

图5是第二层加厚乳剂膜图形反绘底片;

图6是增加第二层加厚乳剂膜图形版图剖视图；

图7是图6的俯视图；

图8是采用加厚乳剂膜的丝网掩膜版，印制不同厚度的导电胶图形及其粘接相应元器件的剖视图；

图9是厚膜混合集成电路布线图；

图10是用于厚膜混合集成电路布线印刷所采用的一层乳剂膜的厚膜浆料图形丝网掩膜版；

图11电路布线版图中设计的第二层加厚乳剂膜图形；

图12是第二层加厚乳剂膜图形反绘底片；

图13是形成的双层加厚乳剂膜网版；

图14是在陶瓷基板是印刷出不同膜厚的厚膜浆料图形的剖视图。

具体实施方案：

实施例1:本发明是在原第一层乳剂膜丝网掩膜版上再制作一层加厚乳剂膜，然后采用该丝网掩膜版来丝网印刷出不同膜厚的导电胶膜层，以适用于不同元器件粘接需要，如裸芯片粘接用导电胶膜厚在20μm～30μm，片式器件粘接用导电胶膜厚在50μm以上。

1、如图1所示,厚膜混合集成电路所需粘接的元器件包括有片式器件3、集成电路芯片2、半导体管芯4等，通过使用导电胶将这些元器件粘接在成膜基板1上,其中，片式器件3、集成电路芯片2、半导体管芯4分别粘接于对应的片式器件导电胶3a、集成电路芯片导电胶2a、半导体管芯导电胶4a上。

2、如图2、图3所示,原丝网掩膜版是采用一层40μm的第一层乳剂膜6制作在300目的丝网5上，所印刷出来的片式器件、集成电路芯片、半导体管芯等各种元器件导电胶膜层厚度是相同的，一般印刷有膜厚范围根据乳剂膜厚度不同可控制在25μm～80μm。图2、图3所示为只有第一层乳剂膜6的丝网掩膜版，其中第一层乳剂膜6中制有刻通的印刷片式器件导电胶3a区域、集成电路芯片导电胶2a区域、半导体管芯导电胶4a区域。

3、混合集成电路上所需要粘接元器件有祼芯片和片式器件等不同种类，其所要求的导电胶膜厚也不相同，如裸芯片粘接用导电胶膜厚在20μm～30μm，片式器件粘接用导电胶膜厚在50μm以上，为满足其不同导电胶膜层厚度要求，因此对有需要导电胶膜层加厚的粘接区域在原丝网掩膜版上再制作一层乳剂膜，以便印刷出加厚的导电胶膜层。

根据图2-3中所示片式器件需要加厚导电胶膜层，为制备出加厚的导电胶膜层需要采取四个步骤来实现：

第一步版图设计出加厚区域图形；

第二步进行光绘机反绘出图形底片；

第三步制备出第二层乳剂膜加厚膜层区域；

第四步采用该双层结构的加厚乳剂膜网版印刷出适合不同元器件粘接所需的导电胶膜厚。

a)第一步版图设计：根据原版图中片式器件（需要加厚导电胶膜层）的位置设计出乳剂膜加厚图形，设计方法是在片式器件导电胶3a图形周围设计一圈宽度1mm～2mm方框7a，如图4所示。

b)第二步底片反绘：将图4版图设计图形通过光绘机进行反绘，形成图5所示的黑白底片7，乳剂膜加厚膜层区域方框7a为白色，其它区域为黑色。

c)第三步加厚网版制作：根据网版的乳剂膜制作原理，当黑白底片放置在乳剂膜上在曝光箱中进行曝光时，底片上白色区域可让曝光箱中强光照射下的紫外线穿过，而使乳剂膜产生固化反应，从而具有一定抗剪切强度和抗水溶性；而底片上黑色区域因不能使紫外线穿过，使乳剂膜未发生固化反应，则易溶于水。利用乳剂膜这种特性使底片中黑色图形区域正上方不受强光照射的乳剂膜易溶于温水而被除去，其它区域(包括底片透明区域和无底片区域)的乳剂膜被强光照射后发生固化反应，形成牢固的不溶于温水的固化膜，附着在丝网上形成完整、清晰的掩膜图形。

如图6、图7所示,将图5所示进行反绘形成加厚乳剂膜膜层黑白底片7，通过丝网掩膜版制作技术将该图形制作到第2层乳剂膜上。具体方法是在第一层乳剂膜6上再粘贴上第二层乳剂膜，然后将加厚膜层黑白底片7放置在第二层乳剂膜膜层上，并使加厚膜层黑白底片7对准第一层乳剂膜中的图形，通过曝光显影后，形成加厚乳剂膜膜层方框7b，加厚乳剂膜膜层方框7b将片式器件导电胶3a图形包围，它们内部中空的部分即为需要加厚导电胶3a的部分。

d)第四步丝网印刷出不同膜厚导电胶膜层：通过丝网印刷机采用图6所示的加厚丝网掩膜版，即可在成膜基板1上印刷出不同膜厚导电胶膜层，如制备出半导体管芯4和集成电路芯片2粘接用导电胶4a膜厚为20μm～30μm，片式器件3粘接用导电胶3a膜厚在50μm～80μm，然后将这些元器件粘接到对应导电胶膜层上，具体见图8所示。

实施例2：本发明是在原第一层乳剂膜丝网掩膜版上再制作一层加厚乳剂膜，然后采用该加厚丝网掩膜版来丝网印刷出不同膜厚的厚膜导电浆料膜层。

1、厚膜混合集成电路中包括陶瓷基板15，其上印制一般走线12、元器件粘接区3裸芯片粘接区4和大功率走线11、功率元器件锡焊区10等，具体见图1所示：

2、如图10所示，原丝网掩膜版是采用第一层40μm乳剂膜6制作在300目丝网上，所印刷出来的一般走线、元器件粘接区和大功率走线、元器件锡焊区等厚膜浆料膜层厚度是相同的，基本控制在40μm～50μm范围内。

3、厚膜混合集成电路上一般走线、元器件粘接区要求膜厚在40μm～50μm，大功率走线、元器件锡焊区要求膜厚在70μm～85μm，为了解决这一难题，需要采用本发明方法来实现不同膜厚厚膜浆料印刷，即在原有的第一层乳剂膜丝网掩膜版，将需要膜层加厚区域再制作一层乳剂膜，以便印刷出加厚的导电浆料膜层。

根据图10中所示大功率走线、元器件锡焊区需要加厚厚膜浆料膜层，为制备出加厚的厚膜浆料膜层需要采取四个步骤来实现：

第一步版图设计出加厚区域图形；第二步进行光绘机反绘出图形底片；第三步制备出第二层乳剂膜加厚区域；第四步采用该双层结构乳剂膜网版印刷出即适合一般走线、元器件粘接区的常规厚膜浆料膜层，又适合大功率走线、元器件锡焊区需要加厚的厚膜浆料膜层。

a)第一步版图设计：根据原版图中大功率走线、元器件锡焊区(需要加厚厚膜浆料膜层)的位置设计出乳剂膜加厚图形，设计方法是在大功率走线、元器件锡焊区图形周围设计一圈宽度1mm～2mm方框，如图11所示。

b)第二步底片反绘：将图11所示的版图设计图形通过光绘机进行反绘，形成图12所示的加厚乳剂膜膜层黑白底片，乳剂膜加厚膜层区域为白色矩形框，其它区域为黑色。

c)第三步加厚网版制作：

如图13所示，将图12所示的加厚乳剂膜膜层黑白底片，通过丝网掩膜版制作技术将该图形制作到第一层乳剂膜6上。具体方法是在第一层乳剂膜6上再粘贴上第二层乳剂膜，然后将加厚膜层黑白底片放置在第二层乳剂膜膜层上，通过曝光显影后形成加厚乳剂膜膜层14。

d)第四步丝网印刷出不同膜厚厚膜浆料膜层：如图14所示，通过丝网印刷机采用图13所示加厚网版，印刷出不同膜厚厚膜浆料膜层，如制备出适合一般走线、元器件粘接区要求的40μm～50μm厚膜浆料膜层12，同时又制备出适合大功率走线11、元器件锡焊区10a要求的70μm～85μm厚膜浆料膜层。

Claims (1)

1.不同膜层厚度的丝网印刷方法，包括采用原有的第一层乳剂膜的丝网掩膜版，其特征在于包括以下步骤：

a.根据原有的第一层乳剂膜的丝网掩膜版的版图，在每个需要加厚的导电胶膜层或导电带膜层位置的周围，设置一圈宽度为1～2mm的加厚图形方框，设计出乳剂膜加厚图形版图；

b.根据设计的乳剂膜加厚图形版图制作反绘底片，将乳剂膜加厚图形版图中的加厚图形方框通过光绘机进行反绘，形成乳剂膜加厚图形黑白底片，其中乳剂膜加厚图形方框为白色，其它区域为黑色；

c．在原丝网掩膜版的第一层乳剂膜上再粘贴上所需厚度的第二层乳剂膜，然后将乳剂膜加厚图形黑白底片放置在第二层乳剂膜膜层上并对准第一层乳剂膜中的图形，通过曝光显影后，经过水洗将未曝光部分除去，曝光部分形成方框形的加厚乳剂膜图形膜层，最终形成加厚乳剂膜丝网掩膜版；

d．将制好的加厚乳剂膜丝网掩膜版，通过丝网印刷机印刷出不同膜厚导电胶膜层或导电带膜层。