电路板全喷墨制造方法

1、电路板全喷墨制造方法摘要：在改革开放的新时期，我国的经济发展十分迅速，文章介绍一种PCB电 路板全喷墨制造的方法，其技术先进性表现在通过喷墨打印技术，实现同时打印 电路板上的导电层和绝缘层。形成具体完整电路板的方法，为产品提供了表面阻 焊、字符印刷、介质层、导通孔及图形线路制作的喷墨技术支持，使产品的加工 周期大幅减少，避免了化学药水对环境污染。关键词：全喷墨打印技术；缩短周期；绿色制造引言如今，随着电子设备的高速发展，光电器件中的透明电极材料也逐渐被广泛 的关注，比如液晶显示屏、触摸屏、光发射二极管、太阳能电池、电加热薄膜、 电致变色玻璃等都需要高性能的透明导电材料。目前，已实现大规模商品化

2、的透 明导电材料主要为In2O3:Sn(ITO)薄膜。但是其主要原材料金属铟较为稀缺，导 致原材料成本较高。且ITO薄膜制备需要真空沉积设备，以及对国内存在技术封 锁等原因导致ITO薄膜生产成本过高，不易于大规模生产。最主要是ITO薄膜不 能弯折，无法满足目前光电器件对透明电极需具备可弯折性的要求。所以，目前 急需寻找ITO透明导电薄膜的替代材料。在众多替代者中，金属网格透明电极具 有制备成本低且工艺简单、良好的导电性能和光透过率、可弯曲等优势，成为各 个课题组的研究热点。1喷墨打印技术发展及类别氧化物TFT的传统制备工艺中，生长各功能层薄膜通常会应用到磁控溅射 (Magnetronsputt

3、ering)、化学气相沉积(Chemic alVaporDeposition，CVD )、分子束外延(Molecu larBeamEpitaxy，MBE)和溶液旋涂等方法，之后还要对薄膜 进行光刻等图案化处理工艺。随着实际生产中对降低生产成本和减少复杂工艺的 需求增多，研究者希望能够直接对器件功能层进行图案化制备，省去光刻、刻蚀 等复杂操作，研究出丝网印刷、刚性掩膜等技术，然而新的问题随之产生，图案 化的薄膜尺寸精度通常只能控制在几十微米范围甚至更大，显然无法满足TFT 微小尺寸的要求。随着科技的不断发展进步，超高精度的喷墨打印设备被成功制 造出来，这项技术也迅速应用到电子领域，期待其能解决传

4、统TFT制备存在的 问题，为新型TFT器件制备提供崭新的思路与方向。喷墨打印技术是指在计算 机控制下，调整打印机喷墨针头的移动、墨滴大小及释放频率，将微小液滴通过 非接触方式连续喷射在打印基底上，从而形成微小精准的图案化薄膜。上世纪6 0年代，Sweet等便提出了连续喷墨打印的设计理念，随后IBM公司将喷 墨打印技术原理融入计算机控制系统之中，成功发明了IBM4640可连续喷 墨打印设备，但由于当时技术的限制，该设备同样存在打印精度不高等问题的困 扰。随着不断的更新换代，设备控制精度不断提高，操作方法更加简易。目前， 喷墨打印设备已有很多种类型，但都是基于喷墨打印技术原理制备而成的。最为 常用

5、的高精度打印机主要有两种类型，分别是压电式喷墨打印和电液耦合动力学 (Electrohydrodynamics，EHD)喷墨打樱2电路板全喷墨制造方法2.1技术步骤电路板全喷墨制造方法的技术步骤如下：(1)按电路板拼版设计要求，准 备尺寸相同的载板，放置入喷墨打印机；(2)通过计算机将内层线路图形输入 喷墨打印机，将线路图形使用导电油墨打印出来，非线路图形区域使用绝缘树脂 油墨打印出来，制造成单层内层电路板；（3）将内层电路板进行热压整平、热 固化或光固化处理后，重复步骤1、步骤2,形成厚度符合设计要求的导电层、 导通孔和绝缘层的多层内层电路板；（4）将多层内层电路板和载板进行分离， 特殊功能

6、载板可不分离；（5）使用导电油墨，在多层内层电路板的上、下表面 喷墨打印出电路板的外层导电层图形，并进行热压整平及热固化或光固化处理； （6）使用阻焊油墨和保护油墨，在外层电路板表面喷墨打印出阻焊图形和保护 图形，并进行热压整平及热固化或光固化处理；（7）使用字符油墨，在电路板 成品表面喷墨印刷上字符标示图案，并进行热固化或光固化处理；（8）对印制 字符后的电路板进行外型加工，形成最终多层印制电路板成品；（9）对于其它 各种无机、有机电子功能结构材料，也可以通过该方法集成于电路板之中。所述 方案中的载板可使用纸质、金属、玻璃、陶瓷或树脂材料类的承载板，同时可根 据功能需要选择挠性或刚性材质。所

7、述喷墨打印机，可使用普通的家用打印机， 例如改良型的爱普生打印机。不同类型油墨按计算机设计的颜色输出，被放置在 相应的打印机墨盒内，以保证良好打印效率。其中导电油墨可采用纳米银或纳米 铜及其氧化物的导电油墨；绝缘油墨可采用环氧树脂、聚苯醚、聚酰亚胺等及其 改性树脂油墨；阻焊油墨和字符油墨均为普通环氧树脂类的阻焊和字符油墨；保 护油墨为锡膏类助焊油墨。所述的热压整平，可使用控温电熨斗对电路板半成品 进行热压平整处理，以保证平坦良好的打印界面，所述外型加工，采用激光切割 或机械切割等方法。导电层厚度为220m，导通孔高度为550m，所述绝缘层 厚度为575m；热固化温度为80-200C，时间为26

8、0min；光固化类型为UV光 固化，固化时间为30min；热压整平温度为50100C，压力150kg。2.2喷墨打印制备过程目前全球商用喷墨打印设备制造商主要包括日本Tokki公司、凸版印刷 （ToppanPrinting）、精工爱普生（SeikoEpson）、 美国MicroFab公司、Litrex（现为日本。Ivac控股公司）等。 文中以日本SIJ超高分辨材料沉积喷墨打印系统为例。打印过程主要分5部分: 墨滴从喷嘴喷出，墨滴下落，附着在基底上，墨滴扩散和溶剂挥发。喷墨和飞行 下落过程部分由设备喷嘴控制，例如对喷嘴施加几百伏不等的电压，改变施放电 压波形、调节喷墨释放频率等。墨滴从喷头喷出后

9、便自由下落，从喷头针尖喷射 出的墨滴的典型体积范围为1100PL。由于墨水通常具有低粘度的特性， 因此墨水沉积在基底表面之后会发生一定程度的扩散现象，对喷墨打印的图案精 度造成一定的影响，进而限制整体印刷器件的分辨率大校墨滴的扩散主要受喷头 与基底间距、基底表面能大孝基底的温度以及氧化物墨水本身的性能等多方面影 响。当基板的表面能较低时，可以阻止扩散过程，但非常低的表面能量会影响图 案的稳定性，并导致线路分裂成单个的液滴.2.3实施效果提供一种电路板全喷墨制造的技术方法，该方法不但能精确控制图形，操作 简便，极大程度缩短电路板加工流程，而且不涉及任何化学药水或气体的制程， 故产生废液、废气，同时大幅减少原材料浪费，是一种低碳、节能、环保的印制 电路板制造工艺，它能使印制电子电路发展成为一种全新的电子加工过程、一种 崭新的工艺技术。结语电路板全喷墨制造技术不必使用昂贵的生产设备和环保设施，就能轻松达到 节能减排的目的。这种方式不用掩膜，生产过程几乎无三废，改善了环境污染， 实现了绿色生产。该技术可适用于刚性板和挠性等基体，可实现生产方式的高度 自动化，多喷头并行动作，从而提高生产能力。可用于三维封装、3D电路板制造， 可实现有源和无源等功能件的集成，同时由于金属纳米材料的低熔点，使得金属 线条固化温度低至200-300C。正是这些优点，喷墨