全印制電子技術(shù)帶給PCB工業(yè)變革與進步

　　全印制電子的噴墨打印技術(shù)在PCB中的應用主要表現(xiàn)在三個方面：在圖形轉(zhuǎn)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。這些應用為PCB產(chǎn)業(yè)帶來變革和進步。

　　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中的應用主要表現(xiàn)在以下三大方面：在圖形轉(zhuǎn)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(yè)帶來革命性的變革與進步。

　　在PCB圖形轉(zhuǎn)移中應用：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(shù)字噴墨打印機直接把抗蝕劑(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/字符圖形中的應用

　　同理，采用數(shù)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(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)的油墨等方法實現(xiàn)，但這些方法，不僅工藝過程多而復雜，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，采用噴墨打印工藝技術(shù)來實現(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(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(shù)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(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(jié)，再噴印上一層含銀等導電油墨，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(zhì)層，再在高電感性介質(zhì)層上噴印導電油墨形成線圈即成。

　　在直接形成線路圖形中應用：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直接采用導電油墨而噴印在基板(無銅箔)上面形成的導電線路和圖形。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))用的先進噴墨打印機，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。