全印制電子技術(shù) 帶給PCB工業(yè) 變革與進(jìn)步

中國印制電路行業(yè)協(xié)會顧問 林金堵

從目前和今后應(yīng)用和發(fā)展的前景來看，全印制電子的噴墨打印技術(shù)在PCB中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下三大方面：在圖形轉(zhuǎn)移中的應(yīng)用；在埋嵌無源元件中的應(yīng)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(yīng)用。這些應(yīng)用將給PCB工業(yè)帶來革命性的變革與進(jìn)步。

在PCB圖形轉(zhuǎn)移中應(yīng)用：主要體現(xiàn)在4個方面

噴墨打印技術(shù)在PCB圖形轉(zhuǎn)移中的應(yīng)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(jìn)行簡要地評述。

1.在形成抗蝕/抗鍍圖形中的應(yīng)用

采用數(shù)字噴墨打印機(jī)直接把抗蝕劑(抗蝕刻油墨)噴印到內(nèi)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(jīng)過UV（紫外線）光固化后，便可進(jìn)行蝕刻和去膜，從而得到內(nèi)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(shù)字噴墨打印技術(shù)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(jié)省了場地與空間，明顯地降低了材料消耗(特別是底片和設(shè)備等)，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期，減少了環(huán)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(zhì)量和提高產(chǎn)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(chǎn)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，是PCB工業(yè)技術(shù)的重要改革與進(jìn)步。

采用數(shù)字噴墨打印的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)，其加工工序最少(不足傳統(tǒng)技術(shù)的40%)，所用設(shè)備及材料最少，生產(chǎn)周期最短，因而，節(jié)能減排效果最顯著，環(huán)境污染和成本也最低。

2.在形成阻焊/字符圖形中的應(yīng)用

同理，采用數(shù)字噴墨打印機(jī)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(jīng)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(shù)字噴墨打印技術(shù)與工藝來獲得阻焊和字符圖形，明顯提高了PCB產(chǎn)品的阻焊和字符圖形的位置精確度，對于改善PCB板質(zhì)量和提高產(chǎn)品合格率，也是極其有利的。

在埋嵌無源元件中應(yīng)用：生產(chǎn)更高檔次產(chǎn)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(wǎng)印刷相關(guān)的油墨等方法實(shí)現(xiàn)，但這些方法，不僅工藝過程多而復(fù)雜，周期長，設(shè)備多并占大量空間，而且產(chǎn)品性能偏差大，很難生產(chǎn)高檔次產(chǎn)品。更重要的是加工時耗能大，產(chǎn)生污染也大，不利于環(huán)境保護(hù)，采用噴墨打印工藝技術(shù)來實(shí)現(xiàn)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(yīng)用，是指噴墨打印機(jī)直接把用作無源元件的導(dǎo)電油墨等相關(guān)油墨噴印到PCB內(nèi)部設(shè)定的位置上，經(jīng)過UV光處理或烘干/燒結(jié)處理，從而形成埋嵌無源元件的PCB產(chǎn)品。

這里所說的無源元件是指電阻、電容和電感(現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到埋嵌有源元件，如系統(tǒng)封裝)。由于電子產(chǎn)品的高密度化和高頻化等的發(fā)展，為了盡量降低串?dāng)_(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(shù)量越來越多，不僅占的面積比例越來越大，而且其焊接點(diǎn)也越來越多，已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)電子產(chǎn)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(chǎn)生的二次干擾等，這些因素越來越嚴(yán)重地威脅著電子產(chǎn)品的可靠性。因此，在PCB中埋嵌無源元件來提高電子產(chǎn)品電氣性能和降低故障率，已經(jīng)開始成為PCB生產(chǎn)的主流產(chǎn)品之一。

關(guān)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(shù)第二層(n-1)上。

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

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

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

在直接形成線路圖形中應(yīng)用：還須解決兩大問題

噴墨打印直接形成線路是指噴墨打印機(jī)直接采用導(dǎo)電油墨而噴印在基板(無銅箔)上面形成的導(dǎo)電線路和圖形。全印制電子技術(shù)是指整個印制電路板的形成過程全部是用噴墨打印技術(shù)來完成的。目前，全印制電子技術(shù)正在工程化的開發(fā)與研究之中，但很快會得到推廣和應(yīng)用。

目前，全印制電子技術(shù)存在的主要問題是：1.開發(fā)產(chǎn)業(yè)化(規(guī)?；a(chǎn))用的先進(jìn)噴墨打印機(jī)，特別是超級噴墨打印設(shè)備；2.開發(fā)產(chǎn)業(yè)化用的先進(jìn)噴印油墨，特別是各種各樣的金屬納米級油墨，如銀、銅和金等納米級油墨。

目前，正在開發(fā)利用噴墨打印技術(shù)來生產(chǎn)多層印制電路板、系統(tǒng)封裝(SIP)等。如采用日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開發(fā)的超級噴墨設(shè)備和銀納米油墨等技術(shù)直接形成多層電路板。其過程是利用超級噴墨打印機(jī)把銀納米油墨噴印到無銅箔的基板上形成平面的線路層，然后在這個層平面上噴印連接凸塊，用于層間連接，再形成層間的絕緣層，然后再在絕緣層上形成第二層的線路，依此類推，便可形成所需層數(shù)的多層線路板，即全印制電子的PCB。 [!--empirenews.page--]