Thick-film technology
જાડ-ફિલ્મ તકનીકનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો/મોડ્યુલોના ઉત્પાદન માટે થાય છે જેમ કે સરફેસ માઉન્ટ ડિવાઇસીસ મોડ્યુલો, હાઇબ્રિડ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ્સ, હીટિંગ એલિમેન્ટ્સ, ઇન્ટિગ્રેટેડ પેસિવ ડિવાઇસીસ અને સેન્સર. મુખ્ય ઉત્પાદન તકનીક સ્ક્રીન પ્રિન્ટિંગ (સ્ટેન્સીલિંગ) છે, જેનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોના ઉત્પાદનમાં કરવા ઉપરાંત વિવિધ ગ્રાફિક પ્રજનન લક્ષ્યો માટે પણ થઈ શકે છે. તે 1950ના દાયકા દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો/મોડ્યુલોના મુખ્ય ઉત્પાદન/લઘુચિત્રણ તકનીકોમાંની એક બની ગઈ હતી. લાક્ષણિક ફિલ્મ જાડાઈ-ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે જાડી ફિલ્મ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ સાથે ઉત્પાદિત-0.0001 થી 0.1 મીમી છે. જાડ-ફિલ્મ સર્કિટ/મોડ્યુલો ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, બંને સેન્સરમાં, દા. ત. બળતણ/હવા, દબાણ સેન્સર, એન્જિન અને ગિયરબોક્સ નિયંત્રણોનું મિશ્રણ, એરબેગ છોડવા માટે સેન્સર, એરબેગમાં ઇગ્નિટર્સ; સામાન્ય બાબત એ છે કે ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતા જરૂરી છે, ઘણીવાર વિસ્તૃત તાપમાન શ્રેણી પણ નિષ્ફળતા વિના સર્કિટ્સના વિશાળ થર્મોસાઇક્લિંગ સાથે જરૂરી છે. અન્ય ઉપયોગ ક્ષેત્રો સ્પેસ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ, કન્ઝ્યુમર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ અને વિવિધ માપન પ્રણાલીઓ છે જ્યાં ઓછી કિંમત અને/અથવા ઉચ્ચ વિશ્વસનીયતાની જરૂર છે. જાડી ફિલ્મ તકનીકનો ઉપયોગ કરવા માટેનું સૌથી સરળ સ્વરૂપ મોડ્યુલ સબસ્ટ્રેટ/બોર્ડ છે, જ્યાં જાડી ફિલ્મ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને વાયરિંગનું ઉત્પાદન કરવામાં આવે છે. વધુમાં રેઝિસ્ટર અને મોટા ટોલરન્સ કેપેસિટર્સનું જાડી ફિલ્મ પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉત્પાદન કરી શકાય છે. જાડા ફિલ્મ વાયરિંગને સરફેસ-માઉન્ટ ટેકનોલોજી (એસએમટી) સાથે સુસંગત બનાવી શકાય છે, અને જો જરૂરી હોય તો (સહનશીલતા અને/અથવા કદની જરૂરિયાતોને કારણે) સરફેસ-માઉન્ટેબલ ભાગો (રેઝિસ્ટર, કેપેસિટર્સ, આઇસી, વગેરે) જાડા ફિલ્મ સબસ્ટ્રેટ પર એસેમ્બલ કરી શકાય છે. જાડા ફિલ્મ ઉપકરણો/મોડ્યુલોનું ઉત્પાદન એ એક એડિટિવ પ્રક્રિયા છે જેમાં સ્ક્રીન-પ્રિન્ટિંગ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને વિદ્યુત અવાહક સબસ્ટ્રેટ પર વાહક, પ્રતિરોધક અને ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરોના કેટલાક (સામાન્ય રીતે મહત્તમ 6-8) ક્રમિક સ્તરોને જમા કરવામાં આવે છે. ઓછી કિંમતની ઉત્પાદન પદ્ધતિ તરીકે તે પ્રતિરોધક, થર્મિસ્ટર, વેરિસ્ટર અને સંકલિત નિષ્ક્રિય ઉપકરણો જેવા અલગ નિષ્ક્રિય ઉપકરણોના મોટા જથ્થાના ઉત્પાદન માટે લાગુ પડે છે. જાડી ફિલ્મ ટેકનોલોજી એ હાઇબ્રિડ ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટમાં ઉપયોગમાં લેવાતા વિકલ્પોમાંનો એક છે અને સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોનિક્સ લઘુચિત્રણ (ભાગો અથવા ઘટકો/વિસ્તાર અથવા વોલ્યુમ) માં પી. સી. બી. (પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ)/પી. ડબલ્યુ. બી. (પ્રિન્ટેડ વાયરિંગ બોર્ડ) અને થિન ફિલ્મ ટેકનોલોજી પર આધારિત એસ. એમ. ટી. સાથે સ્પર્ધા કરે છે અને પૂરક બને છે. એક લાક્ષણિક જાડી ફિલ્મ પ્રક્રિયામાં નીચેના તબક્કાઓનો સમાવેશ થાય છેઃ સબસ્ટ્રેટનું લેઝરિંગ સામાન્ય રીતે જાડી ફિલ્મ સર્કિટ સબસ્ટ્રેટ્સમાં Al2O3/એલ્યુમિના, બેરિલિયમ ઓક્સાઇડ (BeO), એલ્યુમિનિયમ નાઇટ્રાઇડ (AlN), સ્ટેઈનલેસ સ્ટીલ, કેટલીકવાર કેટલાક પોલિમર અને દુર્લભ કિસ્સાઓમાં સિલિકોન ડાયોક્સાઇડ (SiO2) સાથે કોટેડ સિલિકોન (Si) પણ હોય છે. જાડી ફિલ્મ પ્રક્રિયાઓ માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા સબસ્ટ્રેટ્સ 94 અથવા 96 ટકા એલ્યુમિના હોય છે. એલ્યુમિના ખૂબ જ સખત હોય છે અને સામગ્રીનું લેઝરિંગ એ તેને મશીન કરવાની સૌથી કાર્યક્ષમ રીત છે. જાડી-પટલ પ્રક્રિયા પણ લઘુચિત્રણનું એક સાધન છે, જ્યાં એક સબસ્ટ્રેટમાં સામાન્ય રીતે ઘણા એકમો (અંતિમ સર્કિટ) હોય છે. લેઝરિંગ સાથે સ્ક્રાઇબ, પ્રોફાઇલ અને ડ્રિલ છિદ્રો શક્ય છે. સ્ક્રિબિંગ એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં લેસર કઠોળની એક રેખા સામગ્રીમાં છોડવામાં આવે છે અને સામગ્રીની 30-50% દૂર કરવામાં આવે છે; આ સબસ્ટ્રેટને નબળો પાડે છે, અને અન્ય તમામ પ્રક્રિયાઓ પૂર્ણ થયા પછી સબસ્ટ્રેટને સરળતાથી એક એકમોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પ્રોફાઇલિંગનો ઉપયોગ સેન્સર ફેબ્રિકેશનમાં ઘણો થાય છે, જ્યાં સર્કિટને ગોળ નળીઓ અથવા અન્ય વિવિધ જટિલ આકારોમાં ફિટ કરવાની જરૂર હોય છે. છિદ્રોની ડ્રિલિંગ સબસ્ટ્રેટની બંને બાજુઓ વચ્ચે "વાયા" (વાહક કડી) પ્રદાન કરી શકે છે, સામાન્ય રીતે છિદ્રનું કદ 0.15-0.2 mm ની રેન્જમાં હોય છે. સબસ્ટ્રેટ્સની પ્રક્રિયા કરતા પહેલા લેઝરિંગને પ્રક્રિયા કર્યા પછી હીરાની આરીનો ઉપયોગ કરીને લેઝરિંગ અથવા ડાઇસ કરવા માટે ખર્ચનો ફાયદો છે. ઇલેક્ટ્રોડ્સ, ટર્મિનલ્સ, રેઝિસ્ટર, ડાઇલેક્ટ્રિક સ્તરો વગેરે માટે શાહીની તૈયારીની શાહી. સામાન્ય રીતે સ્ક્રીન-પ્રિન્ટિંગ માટે પેસ્ટ બનાવવા માટે દ્રાવક (સિરામિક જાડી ફિલ્મ પેસ્ટ) અથવા પોલિમર પેસ્ટ સાથે જરૂરી ધાતુ અથવા સિરામિક પાવડરને ભેળવીને તૈયાર કરવામાં આવે છે. એક સમાન શાહી પ્રાપ્ત કરવા માટે શાહીના મિશ્ર ઘટકોને ત્રણ-રોલ મિલમાંથી પસાર કરી શકાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, જાડા-ફિલ્મ ટેકનોલોજિસ્ટ માટે ઉત્પાદનો ઓફર કરતી ઘણી કંપનીઓ પાસેથી તૈયાર શાહી મેળવી શકાય છે. સ્ક્રીન-પ્રિન્ટિંગ અને તેના સુધારાઓ સ્ક્રીન-પ્રિન્ટિંગ એ સ્ક્વીજીનો ઉપયોગ કરીને પેટર્નવાળી વણેલી જાળીદાર સ્ક્રીન અથવા સ્ટેન્સિલ દ્વારા શાહીને સ્થાનાંતરિત કરવાની પ્રક્રિયા છે. ચોકસાઈમાં સુધારો કરવા માટે, સંકલન ઘનતા વધારવા અને પરંપરાગત સ્ક્રીન-પ્રિન્ટિંગ ફોટો-ઇમેજેબલ જાડ-ફિલ્મ તકનીકની લાઇન અને સ્પેસ ચોકસાઈમાં સુધારો કરવા માટે વિકસાવવામાં આવી છે. જોકે આ સામગ્રીનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે પ્રક્રિયાના પ્રવાહમાં ફેરફાર કરે છે અને વિવિધ ઉત્પાદન સાધનોની જરૂર પડે છે. સૂકવણી/ઉપચાર શાહીના પતાવટ માટે છાપ્યા પછી સમય આપ્યા પછી, શાહીના દરેક સ્તર કે જે જમા થાય છે તે સામાન્ય રીતે મધ્યમ ઊંચા તાપમાને સૂકવવામાં આવે છે જેથી શાહીના પ્રવાહી ઘટકને બાષ્પીભવન થાય અને સ્તરને સબસ્ટ્રેટ પર અસ્થાયી રૂપે ગોઠવી શકાય જેથી તેને અંતિમ પ્રક્રિયા પહેલાં નિયંત્રિત અથવા સંગ્રહિત કરી શકાય. પોલિમર પર આધારિત શાહીઓ અને કેટલાક સોલ્ડર પેસ્ટ માટે કે જે આ તાપમાને મટાડે છે, આ અંતિમ પગલું હોઈ શકે છે જે જરૂરી છે. કેટલીક શાહીઓને યુવી પ્રકાશના સંપર્કમાં રહીને પણ ઉપચારની જરૂર પડે છે. જાડી ફિલ્મ પ્રક્રિયાઓમાં ઉપયોગમાં લેવાતી ઘણી ધાતુ, સિરામિક અને કાચની શાહીઓ માટે સબસ્ટ્રેટ પર કાયમી સ્થિતિમાં સ્તરોને ઠીક કરવા માટે ઉચ્ચ તાપમાન (સામાન્ય રીતે 300 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી વધુ) ફાયરિંગ જરૂરી છે. રેઝિસ્ટર્સનું ઘર્ષક કાપવું રેઝિસ્ટર્સને ચલાવ્યા પછી એસ. એસ. વ્હાઇટ દ્વારા સૌપ્રથમ વિકસાવવામાં આવેલી ચોકસાઇવાળી ઘર્ષક કાપવાની પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને તેને કાપી શકાય છે. આ પદ્ધતિમાં દંડ ઘર્ષક માધ્યમનો સમાવેશ થાય છે, સામાન્ય રીતે 0.027 mm એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ. ઘર્ષક કટીંગને કાર્બાઇડ નોઝલ ટિપ દ્વારા ખવડાવવામાં આવે છે જે વિવિધ કદના હોઈ શકે છે. નોઝલને ફાયર્ડ રેઝિસ્ટર દ્વારા આગળ વધારવામાં આવે છે જ્યારે રેઝિસ્ટર તત્વને પ્રોબ સંપર્કો સાથે મોનિટર કરવામાં આવે છે અને જ્યારે અંતિમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે ત્યારે ઘર્ષક વિસ્ફોટ બંધ થાય છે અને નોઝલ શૂન્ય શરૂઆતની સ્થિતિ પર પાછો ફરે છે. ઘર્ષક તકનીક કોઈ ગરમી વિના ખૂબ ઊંચી સહનશીલતા પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને શાહીની રચનામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ગ્લાસ ફ્રિટમાં કોઈ તિરાડ નથી. રેઝિસ્ટર્સનું લેસર ટ્રિમિંગ ફાયરિંગ કર્યા પછી, સબસ્ટ્રેટ રેઝિસ્ટર્સને યોગ્ય મૂલ્યમાં કાપવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને લેસર ટ્રીમિંગ કહેવામાં આવે છે. ઘણા ચિપ રેઝિસ્ટર જાડા-ફિલ્મ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે. મોટા સબસ્ટ્રેટ્સને રેઝિસ્ટર સાથે છાપવામાં આવે છે, નાના ચિપ્સમાં વહેંચવામાં આવે છે અને પછી તેને સમાપ્ત કરવામાં આવે છે, જેથી તેમને પી. સી. બી. બોર્ડ પર સોલ્ડર કરી શકાય. લેસર ટ્રીમિંગ સાથે બે રીતોનો ઉપયોગ થાય છે; ક્યાં તો નિષ્ક્રિય ટ્રીમિંગ, જ્યાં દરેક રેઝિસ્ટર ચોક્કસ મૂલ્ય અને સહનશીલતા માટે કાપવામાં આવે છે, અથવા સક્રિય ટ્રીમિંગ, જ્યાં પ્રતિસાદનો ઉપયોગ ચોક્કસ વોલ્ટેજ, આવર્તન અથવા પ્રતિક્રિયાને સમાયોજિત કરવા માટે થાય છે, જ્યારે સંચાલિત કરતી વખતે સર્કિટ પરના રેઝિસ્ટરને લેસર ટ્રીમિંગ દ્વારા. કેપેસિટર્સ અને સેમિકન્ડક્ટર્સને માઉન્ટ કરવું એસએમટી પ્રક્રિયાનો વિકાસ વાસ્તવમાં જાડી ફિલ્મ પ્રક્રિયામાંથી વિકસિત થાય છે. નેકેડ ડાઈઝ (એન્કેપ્સ્યુલેશન વિના વાસ્તવિક સિલિકોન ચિપ) અને વાયર બોન્ડિંગને માઉન્ટ કરવું એ એક પ્રમાણભૂત પ્રક્રિયા છે, આ સર્કિટના લઘુચિત્રણ માટેનો આધાર પૂરો પાડે છે કારણ કે તમામ વધારાના એન્કેપ્સ્યુલેશનની જરૂર નથી. તત્વોનું વિભાજન આ પગલું ઘણીવાર જરૂરી હોય છે કારણ કે એક જ સમયે એક જ સ્તર પર ઘણા ઘટકો ઉત્પન્ન થાય છે. આમ, ઘટકોને એકબીજાથી અલગ કરવાના કેટલાક માધ્યમો જરૂરી છે. આ પગલું વેફર ડાઇસિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. ઉપકરણોના એકીકરણ આ તબક્કે, ઉપકરણોને અન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો સાથે સંકલનની જરૂર પડી શકે છે, સામાન્ય રીતે પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડના સ્વરૂપમાં. આ વાયર બોન્ડિંગ અથવા સોલ્ડરિંગ દ્વારા પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. જાડી ફિલ્મ નિર્માણની પ્રક્રિયા નિયંત્રણ જાડી ફિલ્મ નિર્માણમાં સંખ્યાબંધ તબક્કાઓ છે, જેમાં સબસ્ટ્રેટની કઠોરતા, ઉપચાર તાપમાન અને પેસ્ટનો સમય, પસંદ કરેલ સ્ટેન્સિલની જાડાઈ વિરુદ્ધ પેસ્ટનો પ્રકાર વગેરે જેવા સાવચેતીભર્યા નિયંત્રણની જરૂર હોય છે, તેથી વપરાયેલી પેસ્ટની સંખ્યા અને પ્રક્રિયા પગલાં પ્રક્રિયાની જટિલતા અને અંતિમ ઉત્પાદનની કિંમતને વ્યાખ્યાયિત કરે છે. જાડી-ફિલ્મ ટેકનોલોજી પર આધારિત સર્કિટ્સની રચના પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડની રચના માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સમાન અથવા સમાન ઇલેક્ટ્રોનિક ડિઝાઇન ઓટોમેશન ટૂલ્સનો ઉપયોગ જાડી ફિલ્મ સર્કિટ્સની રચના માટે થઈ શકે છે. જો કે, સ્ટેન્સિલ ઉત્પાદન/ઉત્પાદક સાથે ટૂલિંગ બંધારણોની સુસંગતતા પર ધ્યાન આપવાની જરૂર છે તેમજ અંતિમ ઉત્પાદક પાસેથી સિમ્યુલેશન અને લેઆઉટ ડિઝાઇન માટે ભૌમિતિક, વિદ્યુત અને થર્મલ ડિઝાઇન નિયમોની ઉપલબ્ધતાની જરૂર છે. પાતળા ફિલ્મ સંકલિત નિષ્ક્રિય ઉપકરણો થર્મિસ્ટર સપાટી-માઉન્ટ ટેકનોલોજી હાઇબ્રિડ સંકલિત સર્કિટ સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ બુડાપેસ્ટ યુનિવર્સિટી ઓફ ટેકનોલોજી એન્ડ ઇકોનોમિક્સ (બીટીઈ), વિભાગ દ્વારા વિકસાવવામાં આવેલો અભ્યાસક્રમ પણ જુઓ. ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદનોની ટેકનોલોજી સંબંધિત ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ટેકનોલોજી, પ્રકરણ "જાડી ફિલ્મ" ઇડીએન હેઠળનો એક બ્લોગ જાડા અને પાતળા ફિલ્મ અવરોધકોની સરખામણી કરતો એક પ્રસ્તુતિ જે રેડિયો ફ્રીક્વન્સીઝ માટે જાડી ફિલ્મ તકનીકના ઉપયોગનું વર્ણન કરે છે જાડી ફિલ્મ હાઇબ્રિડ પ્રિન્ટિંગ ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમો માટે જાડી-ફિલ્મ ઘટકો ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉત્પાદન