天津印刷技術在印刷電路板中的應用分析

發布時間:01-18 | 作者: | 來源:| 1864:次圍觀

　印刷電路板(Printed Circuit Board,即PCB)是電子行業中最重要的基礎電子部件,從宇宙飛行器、巨型電子計算機、彈道導彈核艇、運載火箭、機器人、磁懸浮列車,到電視、電子計算機等諸多的民用產品,幾乎每一種電子設備都離不開PCB,可以說有集成電路等電子元器件的地方,就有PCB的存在。據統計,2002年,中國成為第三大PCB產出國。2005年,中國PCB產值和進出口額均超過130億美元,成為世界第二大PCB產出國。我國PCB產業近年來保持著20%左右的高速增長,并預計在2010年左右超過日本,成為全球PCB產值最大和技術發展最活躍的國家。傳統高消耗、高成本、高污染的PCB制造技術遠遠不能滿足也不符合現在的要求,新型PCB制造技術的產生迫在眉睫。
傳統PCB制造技術
傳統PCB配線的制造過程非常復雜,需要經過微影過程、使金屬附著于基板的過程和將金屬加工而形成配線的蝕刻制造過程,最后才在基板上出現所要的配線,且目前的微影技術已達到線寬的極限,無法再提高封裝密度。而使用噴墨印刷技術來噴射金屬粒子便可克服此問題,且不需要使用微影過程和蝕刻過程就可以形成配線,從而簡化制造步驟。使用傳統的制造技術,當配線形狀改變時必須改變微影制造過程所使用的光罩,這樣不僅會增加光罩制作的時間和成本,連印刷電路板的種類或生產線都需要改變。相比之下,使用噴墨印刷技術,無須進行生產線的改變和元件的準備,只要將CAD資料直接輸入噴墨打印裝置,即可達到改變配線的目的。
還有目前使用絲網印刷來制作印刷電路板,其工藝流程包括制阻焊膜底片→沖底片定位孔→清洗印制版→配制油墨→雙面印刷→預烘→曝光→顯影→熱固,這個過程是非常復雜的。隨著電路板線寬減小,對絲網印刷機的要求逐漸提高,印前準備時間也逐漸延長,這就造成了成本的增加;隨著電路板厚度的減小,印刷壓力也必須隨之調整,壓力過大電路板會損壞,過小則印刷質量不能符合要求。而且絲網印刷所造成的污染較大,也無形中提高了制造成本。
噴墨印刷技術
隨著對噴墨印刷技術的持續研究與開發,噴墨印刷技術已經取得很大的突破與進展。特別是自2005年以來,噴墨印刷機、噴墨打印頭和墨水等方面的重大突破與進展,如日本產業技術綜合研究所開發的能夠噴射小到1～2pL的墨滴的超級噴墨印刷技術(Super-Inkjet Technology)的設備,還有適宜于規模化生產的UV固化噴印墨水,特別是研制出的含銀納米級油墨(或稱OM/Ag,有機金屬/銀絡合物),為用于生產精細到10～20μm的線寬/間距的PCB產品提供了條件。近年又開發出更高級的超級噴墨印刷技術,其噴射出的墨滴可以小到飛升(1fL=1×10-15L),即噴射出的墨滴尺寸可小到1μm以下,從而可形成線寬小于3μm的線路。這些成果吸引了PCB制造商,為PCB企業生產精細化產品、實現節能減排提供了選擇的機會和新的出路。
1.噴墨印刷原理
現以按需式壓電材料引起墨水體積改變而形成噴墨墨滴為例來說明噴墨印刷的原理。利用電壓脈沖驅動壓電陶瓷元件(簡稱PZT)使之產生變形,擠壓墨水腔內的墨水。當產生瞬間的壓力足以克服流體的表面張力時,墨水由噴嘴口噴射出,在墨滴噴出的過程中,由于移除電壓時所造成的壓電陶瓷元件反方向的應力會使墨滴串產生頸縮現象,從而導致墨滴脫離噴嘴口。
壓電式噴墨頭因不需要將噴液汽化,所以可用來噴射任何配制好的液體或金屬熔液,也可噴射分散在水中的各種各樣的溶劑、水溶液、熔化的焊料與聚酯、有機金屬和納米金屬顆粒的溶液(墨水)。這種設備可在室溫至340℃的溫度范圍內進行操作。噴出的液滴可小到幾個pL,每秒可噴出幾千個小液滴。這種數字噴墨打印機只有在噴墨打印定量模式確定后,才會產生噴射墨滴,而噴射位置、面積和厚度等將由CAD數據或存儲數字所形成的數據化驅動來對印刷機和打印頭進行控制,以達到精確控制液滴大小和重復生產的要求。
 

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