1、電路板全噴墨制造方法摘要：在改革開(kāi)放的新時(shí)期，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分迅速，文章介紹一種PCB電 路板全噴墨制造的方法，其技術(shù)先進(jìn)性表現(xiàn)在通過(guò)噴墨打印技術(shù)，實(shí)現(xiàn)同時(shí)打印 電路板上的導(dǎo)電層和絕緣層。形成具體完整電路板的方法，為產(chǎn)品提供了表面阻 焊、字符印刷、介質(zhì)層、導(dǎo)通孔及圖形線路制作的噴墨技術(shù)支持，使產(chǎn)品的加工 周期大幅減少，避免了化學(xué)藥水對(duì)環(huán)境污染。關(guān)鍵詞：全噴墨打印技術(shù)；縮短周期；綠色制造引言如今，隨著電子設(shè)備的高速發(fā)展，光電器件中的透明電極材料也逐漸被廣泛 的關(guān)注，比如液晶顯示屏、觸摸屏、光發(fā)射二極管、太陽(yáng)能電池、電加熱薄膜、 電致變色玻璃等都需要高性能的透明導(dǎo)電材料。目前，已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商品化

2、的透 明導(dǎo)電材料主要為In2O3:Sn(ITO)薄膜。但是其主要原材料金屬銦較為稀缺，導(dǎo) 致原材料成本較高。且ITO薄膜制備需要真空沉積設(shè)備，以及對(duì)國(guó)內(nèi)存在技術(shù)封 鎖等原因?qū)е翴TO薄膜生產(chǎn)成本過(guò)高，不易于大規(guī)模生產(chǎn)。最主要是ITO薄膜不 能彎折，無(wú)法滿足目前光電器件對(duì)透明電極需具備可彎折性的要求。所以，目前 急需尋找ITO透明導(dǎo)電薄膜的替代材料。在眾多替代者中，金屬網(wǎng)格透明電極具 有制備成本低且工藝簡(jiǎn)單、良好的導(dǎo)電性能和光透過(guò)率、可彎曲等優(yōu)勢(shì)，成為各 個(gè)課題組的研究熱點(diǎn)。1噴墨打印技術(shù)發(fā)展及類別氧化物TFT的傳統(tǒng)制備工藝中，生長(zhǎng)各功能層薄膜通常會(huì)應(yīng)用到磁控濺射 (Magnetronsputt

3、ering)、化學(xué)氣相沉積(Chemic alVaporDeposition，CVD )、分子束外延(Molecu larBeamEpitaxy，MBE)和溶液旋涂等方法，之后還要對(duì)薄膜 進(jìn)行光刻等圖案化處理工藝。隨著實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)降低生產(chǎn)成本和減少?gòu)?fù)雜工藝的 需求增多，研究者希望能夠直接對(duì)器件功能層進(jìn)行圖案化制備，省去光刻、刻蝕 等復(fù)雜操作，研究出絲網(wǎng)印刷、剛性掩膜等技術(shù)，然而新的問(wèn)題隨之產(chǎn)生，圖案 化的薄膜尺寸精度通常只能控制在幾十微米范圍甚至更大，顯然無(wú)法滿足TFT 微小尺寸的要求。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步，超高精度的噴墨打印設(shè)備被成功制 造出來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)也迅速應(yīng)用到電子領(lǐng)域，期待其能解決傳

4、統(tǒng)TFT制備存在的 問(wèn)題，為新型TFT器件制備提供嶄新的思路與方向。噴墨打印技術(shù)是指在計(jì)算 機(jī)控制下，調(diào)整打印機(jī)噴墨針頭的移動(dòng)、墨滴大小及釋放頻率，將微小液滴通過(guò) 非接觸方式連續(xù)噴射在打印基底上，從而形成微小精準(zhǔn)的圖案化薄膜。上世紀(jì)6 0年代，Sweet等便提出了連續(xù)噴墨打印的設(shè)計(jì)理念，隨后IBM公司將噴 墨打印技術(shù)原理融入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之中，成功發(fā)明了IBM4640可連續(xù)噴 墨打印設(shè)備，但由于當(dāng)時(shí)技術(shù)的限制，該設(shè)備同樣存在打印精度不高等問(wèn)題的困 擾。隨著不斷的更新?lián)Q代，設(shè)備控制精度不斷提高，操作方法更加簡(jiǎn)易。目前， 噴墨打印設(shè)備已有很多種類型，但都是基于噴墨打印技術(shù)原理制備而成的。最為 常用

5、的高精度打印機(jī)主要有兩種類型，分別是壓電式噴墨打印和電液耦合動(dòng)力學(xué) (Electrohydrodynamics，EHD)噴墨打櫻2電路板全噴墨制造方法2.1技術(shù)步驟電路板全噴墨制造方法的技術(shù)步驟如下：(1)按電路板拼版設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn) 備尺寸相同的載板，放置入噴墨打印機(jī)；(2)通過(guò)計(jì)算機(jī)將內(nèi)層線路圖形輸入 噴墨打印機(jī)，將線路圖形使用導(dǎo)電油墨打印出來(lái)，非線路圖形區(qū)域使用絕緣樹(shù)脂 油墨打印出來(lái)，制造成單層內(nèi)層電路板；（3）將內(nèi)層電路板進(jìn)行熱壓整平、熱 固化或光固化處理后，重復(fù)步驟1、步驟2,形成厚度符合設(shè)計(jì)要求的導(dǎo)電層、 導(dǎo)通孔和絕緣層的多層內(nèi)層電路板；（4）將多層內(nèi)層電路板和載板進(jìn)行分離， 特殊功能

6、載板可不分離；（5）使用導(dǎo)電油墨，在多層內(nèi)層電路板的上、下表面 噴墨打印出電路板的外層導(dǎo)電層圖形，并進(jìn)行熱壓整平及熱固化或光固化處理； （6）使用阻焊油墨和保護(hù)油墨，在外層電路板表面噴墨打印出阻焊圖形和保護(hù) 圖形，并進(jìn)行熱壓整平及熱固化或光固化處理；（7）使用字符油墨，在電路板 成品表面噴墨印刷上字符標(biāo)示圖案，并進(jìn)行熱固化或光固化處理；（8）對(duì)印制 字符后的電路板進(jìn)行外型加工，形成最終多層印制電路板成品；（9）對(duì)于其它 各種無(wú)機(jī)、有機(jī)電子功能結(jié)構(gòu)材料，也可以通過(guò)該方法集成于電路板之中。所述 方案中的載板可使用紙質(zhì)、金屬、玻璃、陶瓷或樹(shù)脂材料類的承載板，同時(shí)可根 據(jù)功能需要選擇撓性或剛性材質(zhì)。所

7、述噴墨打印機(jī)，可使用普通的家用打印機(jī)， 例如改良型的愛(ài)普生打印機(jī)。不同類型油墨按計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的顏色輸出，被放置在 相應(yīng)的打印機(jī)墨盒內(nèi)，以保證良好打印效率。其中導(dǎo)電油墨可采用納米銀或納米 銅及其氧化物的導(dǎo)電油墨；絕緣油墨可采用環(huán)氧樹(shù)脂、聚苯醚、聚酰亞胺等及其 改性樹(shù)脂油墨；阻焊油墨和字符油墨均為普通環(huán)氧樹(shù)脂類的阻焊和字符油墨；保 護(hù)油墨為錫膏類助焊油墨。所述的熱壓整平，可使用控溫電熨斗對(duì)電路板半成品 進(jìn)行熱壓平整處理，以保證平坦良好的打印界面，所述外型加工，采用激光切割 或機(jī)械切割等方法。導(dǎo)電層厚度為220m，導(dǎo)通孔高度為550m，所述絕緣層 厚度為575m；熱固化溫度為80-200C，時(shí)間為26

8、0min；光固化類型為UV光 固化，固化時(shí)間為30min；熱壓整平溫度為50100C，壓力150kg。2.2噴墨打印制備過(guò)程目前全球商用噴墨打印設(shè)備制造商主要包括日本Tokki公司、凸版印刷 （ToppanPrinting）、精工愛(ài)普生（SeikoEpson）、 美國(guó)MicroFab公司、Litrex（現(xiàn)為日本。Ivac控股公司）等。 文中以日本SIJ超高分辨材料沉積噴墨打印系統(tǒng)為例。打印過(guò)程主要分5部分: 墨滴從噴嘴噴出，墨滴下落，附著在基底上，墨滴擴(kuò)散和溶劑揮發(fā)。噴墨和飛行 下落過(guò)程部分由設(shè)備噴嘴控制，例如對(duì)噴嘴施加幾百伏不等的電壓，改變施放電 壓波形、調(diào)節(jié)噴墨釋放頻率等。墨滴從噴頭噴出后

9、便自由下落，從噴頭針尖噴射 出的墨滴的典型體積范圍為1100PL。由于墨水通常具有低粘度的特性， 因此墨水沉積在基底表面之后會(huì)發(fā)生一定程度的擴(kuò)散現(xiàn)象，對(duì)噴墨打印的圖案精 度造成一定的影響，進(jìn)而限制整體印刷器件的分辨率大校墨滴的擴(kuò)散主要受噴頭 與基底間距、基底表面能大孝基底的溫度以及氧化物墨水本身的性能等多方面影 響。當(dāng)基板的表面能較低時(shí)，可以阻止擴(kuò)散過(guò)程，但非常低的表面能量會(huì)影響圖 案的穩(wěn)定性，并導(dǎo)致線路分裂成單個(gè)的液滴.2.3實(shí)施效果提供一種電路板全噴墨制造的技術(shù)方法，該方法不但能精確控制圖形，操作 簡(jiǎn)便，極大程度縮短電路板加工流程，而且不涉及任何化學(xué)藥水或氣體的制程， 故產(chǎn)生廢液、廢氣，同時(shí)大幅減少原材料浪費(fèi)，是一種低碳、節(jié)能、環(huán)保的印制 電路板制造工藝，它能使印制電子電路發(fā)展成為一種全新的電子加工過(guò)程、一種 嶄新的工藝技術(shù)。結(jié)語(yǔ)電路板全噴墨制造技術(shù)不必使用昂貴的生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)保設(shè)施，就能輕松達(dá)到 節(jié)能減排的目的。這種方式不用掩膜，生產(chǎn)過(guò)程幾乎無(wú)三廢，改善了環(huán)境污染， 實(shí)現(xiàn)了綠色生產(chǎn)。該技術(shù)可適用于剛性板和撓性等基體，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的高度 自動(dòng)化，多噴頭并行動(dòng)作，從而提高生產(chǎn)能力?？捎糜谌S封裝、3D電路板制造， 可實(shí)現(xiàn)有源和無(wú)源等功能件的集成，同時(shí)由于金屬納米材料的低熔點(diǎn)，使得金屬 線條固化溫度低至200-300C。正是這些優(yōu)點(diǎn)，噴墨