正交实验法在LTCC丝网印刷中的应用

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正交实验是研究与处理多因素、多水平试验的一种科学方法。这种方法是以很少的试验次数，获得最具代表性的试验结果，并通过对试验结果的分析，选取较优的生产条件。所以，正交实验对于改进旧工艺、设计新产品以及新工艺的摸索等是一种行之有效的科学方法。正交实验法是我们理想实验方法，我们参考原有的厚膜印刷经验参数对生资上的丝网印刷的工艺参数进行摸索，最终确定LTCC丝网印刷最佳的工艺参数，以保证印刷质量满足工艺设计的要求。

1 试验方案的设计

1.1 制定因素水平表

试验的指标确定后，首先对影响试验指标的因素进行分析，依据以往陶瓷基片印刷工艺经验，我们选定丝网目数为325目、乳剂膜厚为1.5mil、丝网图形面积大于8"的网版，确定考察的因素为三个：折距、压力、印刷速度4并分别设定如下：

因素A：折距

因素B：压力

因素C：印刷速度

因素确定后，要对每个因素的变化确定一个试验范围。然后在这个范围内确定若干个有代表性的试验水平，经综合考虑决定每个因素取3个水平。

1.2 设计正主表

现在已经确定了因素为3个，水平也是3个，我们可以设计三水平的正交，其不小于3的最小正交表为L(3')，于是选择正交表Lq(3')来安排试验。

制定试验方案及方案的实施在选定的正交表Lg(34)中将排上因素的各列中的水平记号，换成各因素的具体水平，填写后正交表就变成了实验方案表；在确定了试验方案后，按照随机的原则，抽取实验号，按照抽出的顺序进行试验，并保证每次试验的强立性，以消除因调机引起的误差。通过试验，将试验结果填入试验方案表中，试验结果成膜的导体厚度，为在同一状态下生提片图形四角和中间共五点导体的平在同一状态下生提片图形四角和中间共五点导体的平。

2 试验结果的极差分析

2.1 直观看

从试验结果分析，成膜厚度在20左右且图形完整是第1号试验。即第l号试验的效果最好，他的试验条件为A1B1C1直观上看这是最好的，在没有试验到的其他不同因素不同水平的搭配中是否有更好的，就需对结果进行极差分析。

2.2 极差分析

极差分析需在实验方案表的基础上进行拓展，形成极差分析表。具体的计算、填写方法和分析如下所述：

(2)计算每列同水平的实验结果之，用Tjj表示对应于第j列、水平为“1”的三个试验结果之和；T2j表示对应于第j列、水平为“2”的三个试验结果之和；T3j表示对应于第j列、水平为“3”的三个试验结果之和。以第一列为例，由上表我们可以看到该列中1.2.3分别表示因子A三个水平，按水平把数据分为三组“1”采用因子A的一水平，对应试验1、、2、3.TIl为同水平三个试验结果之和64.40。m11为对应三个试验的平均值21.47；“2”采用因子A的二水平，对应试验4、5、6，T21为同水平三个试验结果之和49.22。M21为对应三个试验的平均值16.41；“3”采用因子A的三水平，对应试验7、8、9。T31为同水平三个试验结果之和55.12。M31为对应三个试验的平均值18.37：

由以上可知.第一列中M11M21M31；，之间的差异反映因子A的三个水平间的差异，通过比较三个平均值的大小，可看出因子A的水平的好坏，通过三个数据的比较可知因子A的→水平最好。第二列表示因手包的三种水平状况，由数据分析可知：因子H的水平一是最好的；第三列表示因子C的三种水平状况，由数据分析可知：因子C的水平是最好的。

至此，通过对所有计算得到的数据进行分析，我们给出了极差分析的结果z最佳的工艺条件为A1LC2这与前面直观看的结果是不相同的。这是因为，观看虽然很方便，但毕竟我们的试验只进行了9次。并不全面，有可能漏掉更优的试验条件。在不一致的情况下，可以按极差分析所得的试验条件。再做一次补充试验，来验证其效果是否比“直观看”好。

3 试验结果的方差分析

在数据的极差分析中是运用极差的大小来评价各因子对指标影响的大小，那么极差要小到什么程度时可认为该因子水平的变化对指标的影响已没有显著的差别呢?为此我们还需对数据进行方差分析。在方差分析中，我们假定每一个试验是独立进行的，每一个试验条件下的试验指标是服从正态分布的，这些分布的均值与试验条件有关，他们的方差是相等的。为了进行方差分析，我们需要进行以下计算：(1)总的离差平方和鸟，总的离差平方和sr

4 补充试验，进行验证

因为我们通过方差分析认为：直观分析得出的试验条件A1B1C1与极差分析所得条件A，B，C，在实质上是一致的3为了验证这个结论，我们补做了一个试验A1B1C1即选择以下试验条件：折距25mil、压力7Psi、印刷速度1.5in/5。按照这些条件进行调整后，我们在显微镜7倍-30倍的低放大倍数下观察了图形，图形效果很好，完全满足工艺要求；使用测厚仪测量其厚度，结果为20.05μm。通过试验，我们可以发现印刷的效果类似，膜厚测量值相差不多，因此在以后的电路加工中，两种条件均可以采用。然而采用A1B1C2印刷速度略快。出于效率考虑，可以优先选用[1]。