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      噴墨印刷在電路板印刷中的應用

      文章出處:PCB SMT網責任編輯:龔愛清查看手機網址
      掃一掃!噴墨印刷在電路板印刷中的應用掃一掃!
      人氣:-發表時間:2015-11-26 08:28【

      電路板(PCB)印刷制作中的許多步驟都使用了減成法(照相平版法)地圖印刷,在這種方法中,銅被蝕刻掉,僅留下需要的電路結構。這種方法已在工業中應用多年,且在其他領域也有應用?,F代的多層PCB就包括許多這樣的減成法處理過程,因為每一步減成法處理過程都包括很多步驟承印材料,所以電路板的制作成本很高,而且整個制作過程的靈活性很低。此外,出于對浪費以及資源的重復使用等方面的考慮,減成法的使用受到了極大的限制。

      20世紀70年代,噴墨印刷技術出現并得到廣泛應用。從連接到個人電腦的小型桌面打印機到用于海報生產的大幅面打印機印刷商巡禮,其電子驅動、打印頭設計以及油墨配方都得到了極大改善。噴墨成像技術作為一種主流電子成像方法,不僅廣泛應用于紙張成像,而且應用于其他各種工業生產中,如塑膠電子、顯示器、3D圖像、醫學設備、包裝、快速成型等。

      噴墨印刷已經用于PCB工業中PCB的圖文印刷,而這一工作傳統上是由絲網印刷完成的。該技術也用于PCB制作的其他步驟。下面將逐一進行介紹。

      蝕刻蒙版印刷

      蝕刻蒙版印刷是數字印刷技術在PCB印刷中最有利的應用之一。它取代了減成法照相平版印刷的多級處理過程書刊印刷,而且不會成為最終的PCB的一部分,所以不需要限定油墨作為最終的印刷電路產品的一部分。對于多層電路板,蝕刻蒙版噴墨印刷的優勢更加突出,這種印刷能夠在現有電路板上精確套準,而且由于與照相平版印刷中排列的蒙版有關包裝貿易,使產量的增加成為可能。

      很明顯,蝕刻蒙版噴墨印刷是激光直接成像技術的有利競爭對手。激光成像技術毫無疑問能夠形成出色的形體尺寸,有許多不可取代的優勢,但其制作步驟較復雜,固定設備成本十分昂貴。

      蝕刻蒙版技術在PCB上的成功應用有許多關鍵的技術上的考慮。

      (1)設備設計以及UV固化流體的配方。這是成功進行印刷的關鍵組成要素。

      (2)銅表面的準備。一般通過微蝕刻或刮擦除去銅表面多余的氧化物或鈍化物投資采購,提高銅的表面能,因此能夠增強低黏度油墨迅速鋪展的傾向。其中,刮擦能夠產生細微紋溝,通過毛細管作用,能夠進一步促進油墨的鋪展;而微蝕刻同樣會形成粗糙的表面商業印刷,通過毛細管作用也能促進油墨鋪展。為了克服這一問題,美國攝影技術實驗所PTL開發了一種預處理表面,它在除去氧化物后的銅表面上的鋪展非常簡單,而且能夠形成具有適當表面能的平滑表面。在蝕刻過程中,預處理不妨礙后序的蝕刻處理而且對蝕刻蒙版的黏著力沒有負面影響。

      (3)流體的固化必須保證蝕刻蒙版能夠經受蝕刻處理(通常為酸性)書刊印刷,而且在剝膜處理(通常為堿性)中易去除。這是通過固化程度的處理來實現的。

      (4)數字印制蝕刻蒙版得到的圖像與照相平版生產出的圖像在細節上有所不同,例如,拐角更圓滑、斜線更有層次。這些差異與合成電路的功能性材料沒有關系,他們能使自動光學檢測系統記錄更多故障,因為其已經將圖像形狀編程以供后序搜索功能調用。網屏

      (5)當前的打印頭不能得到100μm以下的形體尺寸版式設計,為了達到75μm的工業標準,需要使用新一代打印頭,如Xaar Omnidot,其墨滴尺寸更小,而且通常是全灰度噴頭Adobe,具有改變墨滴尺寸的能力。相對于二元打印頭,墨滴尺寸改變能力的優勢更突出,可以打印更平滑的斜線。這類打印頭已經面市,而且PTL應用了這些新的打印頭。使用這種打印頭的設備不僅可以用于大量蝕刻蒙版的生產,將來還能夠用于更加廣闊的蝕刻蒙版市場。

      蝕刻蒙版印刷加速了PCB制作過程愛普生,而且能夠實現小批量產品甚至是一塊電路板的經濟型生產;打印設備取代了許多現存的工藝過程,包括蒙版準備、壓合、曝光、顯影、水洗等,而且能夠提供更小的腳墊。此外,數字印刷使柔性承印物如銅/PET層壓板等的卷對卷印刷成為可能。

      蝕刻蒙版印刷的另一個發展趨勢是結合打印機中的在線檢查。如果發現故障,可以使用噴墨印刷改寫印好的圖像數字出版,防止浪費。

      圖文印刷

      在用其他方式生產的PCB上進行圖文噴墨印刷已經出現許多年了,而且很多公司進入該市場后取得了不同程度的成功。與蝕刻蒙版不同,傳統上使用絲網印刷進行圖文的寫入,是另一種形式的直接寫入,但需要準備蒙版利通,這不僅延長了生產時間,而且會導致定位不準等問題。

      現在,圖文影像的噴墨印刷已得到良好的發展,而且正逐漸被行業所接受。而實現噴墨印刷電路板的關鍵問題是能否得到良好反差的圖像而且能夠很好地黏附在不同阻焊的范圍內。但這不是簡單的事情,因為與絲網印刷使用的高黏度油墨相比印刷設備,向噴墨印刷使用的低黏度油墨中添加過多顏料是很困難的。不過,現在PTL新研制的一些出色的油墨產品已經極大地改善了噴墨印刷圖文的反差。

      黏附力的獲得與油墨固化以及承印物的性能有關。對于圖文印刷,已經發現不同的阻焊類型有不同的表面能,這會影響圖像質量。此外,阻焊的固化程度不僅影響圖像質量PS版,而且影響黏附效果。更好的辦法是在部分固化的阻焊上印刷圖文,然后使用UV固化或熱處理固化圖文和阻焊。當圖文只是部分固化時檢查,如有需要,可移除或修正尚未完全固化的圖像。

      阻焊印刷

      阻焊噴鍍通常被認為是噴墨印刷最簡單的應用,因為PCB的覆蓋率非常高。然而水墨平衡,PCB的形體尺寸,特別是連接器襯墊間的線間的形體尺寸很小,而且其覆蓋是不連續的。在這些區域,如果不冒著覆蓋一些本應干凈的關鍵區域的風險,在襯墊間印刷是非常困難的。而且報紙印刷,阻焊是電路板的關鍵組成部分,必須持續到電路板的生命結束。因此,有必要進行大量深入的測試,以從主要使用簾式涂布的蝕刻蒙版向噴墨印刷的蝕刻蒙版轉變。包裝設計

      阻焊的一個關鍵要求是覆蓋必須平坦、一致,特別是電路板以及在板上凸起的銅圖像的接觸面。一般接觸面會很薄可變數據印刷,因為油墨是從凸起的區域流下來的。使用噴墨印刷可克服這一問題。PTL已研究了幾種方法,首先印刷邊界,然后填入使之擴散,通過這種方法甚至能夠得到更大的覆蓋區域。

      無源元件

      PCB制作越來越復雜,層數越來越多金屬包裝,更加需要薄的嵌入型元件,而噴墨印刷使之成為可能,其電特性由形體區域以及印刷材料的電導性決定。碳墨的應用更加廣泛,它使調極的電阻器成為可能,而且因為也能使用金屬導體設計,所以可以使用噴墨印刷制作多層設備,如電容器等。

      使用絲網印刷以及激光微調也能印刷一些無源元件。也可以使用噴墨印刷,但目前工業中這種方法使用的很少。一旦噴墨印刷技術更加成熟,相信業界會更加關注其在印刷無源元件中的應用。

      小結

      噴墨印刷不僅簡化了PCB的制作過程,而且降低了PCB的制作成本。此外數碼印刷,通過該技術還能夠在PCB上嵌入一些元件,增強其功能性?;蛟S噴墨印刷最突出的優勢是其靈活性,這提高了PCB的生產效率,尤其是小批量的生產。

      打印頭、油墨配方及設備結構的不斷改進,更加促進了噴墨印刷技術在PCB工業中的應用。

      此文關鍵字:電路板 PCB 印刷電路板
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