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電子噴墨打印技術帶給PCB的進步

2009-02-07 00:00 來源:互聯網 責編:羅鵬

從目前和今后應用和發展的前景來看,全印制電子的噴墨打印技術在PCB中的應用主要表現在以下三大方面:在圖形轉移中的應用;在埋嵌無源元件中的應用;在直接形成線路和連接的全印制電子(含封裝方面)中的應用。這些應用將給PCB工業帶來革命性的變革與進步。

在PCB圖形轉移中應用:主要體現在4個方面

噴墨打印技術在PCB圖形轉移中的應用主要是在抗蝕、抗鍍、阻焊和字符等4個方面。由于噴墨打印形成抗蝕圖形和抗鍍圖形的工藝過程基本相同,而噴墨打印形成的阻焊圖形和字符圖形非常接近,因此,在下面分成形成抗蝕(抗鍍)圖形和形成阻焊/字符圖形兩部分進行簡要地評述。

1.在形成抗蝕/抗鍍圖形中的應用

采用數字噴墨打印機直接把抗蝕劑(抗蝕刻油墨)噴印到內層(或外層)在制板上,便可得到酸性或堿性的抗蝕刻劑圖形,經過UV(紫外線)光固化后,便可進行蝕刻和去膜,從而得到內層等要求的線路圖形。同理,抗鍍圖形的過程基本相同。

采用數字噴墨打印技術與工藝來獲得抗蝕/抗鍍圖形,既減少了照相底片的制作過程,又避免了曝光和顯影的過程,其帶來的好處是節省了場地與空間,明顯地降低了材料消耗(特別是底片和設備等),縮短了產品生產周期,減少了環境污染,降低了成本。同時,更重要的是明顯地提高了圖形的位置度和層間對位度(特別是消除了底片的尺寸變化和曝光對位等帶來的尺寸偏差),對于多層PCB板改善質量和提高產品合格率,是極其有利的。它將與激光直接成像(LDI)一樣,可以縮短PCB生產周期,提高產品質量,是PCB工業技術的重要改革與進步。

采用數字噴墨打印的圖形轉移技術,其加工工序最少(不足傳統技術的40%),所用設備及材料最少,生產周期最短,因而,節能減排效果最顯著,環境污染和成本也最低。

2.在形成阻焊/字符圖形中的應用

同理,采用數字噴墨打印機直接把阻焊劑(阻焊性油墨)或字符油墨直接噴印到PCB在制板上,分別經過UV光固化后,便得到最終需要的阻焊劑圖形和字符圖形。

采用數字噴墨打印技術與工藝來獲得阻焊和字符圖形,明顯提高了PCB產品的阻焊和字符圖形的位置精確度,對于改善PCB板質量和提高產品合格率,也是極其有利的。

在埋嵌無源元件中應用:生產更高檔次產品

目前,埋嵌無源元件的方法,大多采用含電阻型/電容型的覆銅箔板(CCL)或絲網印刷相關的油墨等方法實現,但這些方法,不僅工藝過程多而復雜,周期長,設備多并占大量空間,而且產品性能偏差大,很難生產高檔次產品。更重要的是加工時耗能大,產生污染也大,不利于環境保護,采用噴墨打印工藝技術來實現埋嵌無源元件的方法,將極大地改善這些情況。

噴墨打印在埋嵌無源元件的應用,是指噴墨打印機直接把用作無源元件的導電油墨等相關油墨噴印到PCB內部設定的位置上,經過UV光處理或烘干/燒結處理,從而形成埋嵌無源元件的PCB產品。

這里所說的無源元件是指電阻、電容和電感(現在已經發展到埋嵌有源元件,如系統封裝)。由于電子產品的高密度化和高頻化等的發展,為了盡量降低串擾(感抗、容抗)等帶來的失真、噪音等,需要越來越多的無源元件。同時,由于無源元件數量越來越多,不僅占的面積比例越來越大,而且其焊接點也越來越多,已經成為產業電子產品故障率的最大因素。加之,表面安裝無源元件形成的回路而產生的二次干擾等,這些因素越來越嚴重地威脅著電子產品的可靠性。因此,在PCB中埋嵌無源元件來提高電子產品電氣性能和降低故障率,已經開始成為PCB生產的主流產品之一。

關于在PCB中埋嵌無源元件的原理與方法。一般來說,埋嵌電阻、電容和電感的無源元件,除了公共電容放在電/地層之間外,其他大多是放在多層PCB的第二層和倒數第二層(n-1)上。

用作電阻的電阻導電膠(油墨)利用噴墨打印設備噴印到PCB的內層片(已蝕刻過)已設定的位置上,其底部的兩端有蝕刻的導線(開路)連接著,經過烘烤、檢測,然后壓入PCB板內,即成。

同理,用作電容的電容導電膠(油墨)利用噴墨打印機噴印到預置位置的銅箔上,烘干和/或燒結,再噴印上一層含銀等導電油墨,再烘干和/或燒結,然后層壓(倒置過來)、蝕刻,既形成電容,又形成內層線路。

在電子產品和電子設備中,使用電感器的數量,比起電阻和電容來要少得多。同理,利用噴墨打印機把導電性油墨(形成中心電極)、電感材料油墨形成高電感性介質層,再在高電感性介質層上噴印導電油墨形成線圈即成。

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