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本文作者：曹瑞春

采用網(wǎng)版印刷的方式印制電路板已經(jīng)由來(lái)已久，本文除了介紹電路板的一些特性及應(yīng)用，主要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)詳細(xì)介紹網(wǎng)版印刷在電路板制作方面的應(yīng)用，探討電路板制作對(duì)網(wǎng)版印刷的更高要求，希望這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)從事電路板制作的人員有所裨益。

一、關(guān)于pcb

在電子技術(shù)發(fā)展的早期，電路由電源、導(dǎo)線、元器件和開(kāi)關(guān)構(gòu)成。各個(gè)元器件之間通過(guò)一定的電路設(shè)計(jì)用導(dǎo)線連接在一起。各個(gè)部件處在一個(gè)立體空間中。但是隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的功能及結(jié)構(gòu)都變得極為復(fù)雜。元器件和線路的排布都會(huì)受到很大的空間限制。如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的空間布線方式，就會(huì)使電子產(chǎn)品變得復(fù)雜且沒(méi)有規(guī)律。為了克服這一弊端。人們開(kāi)始用一塊板材作為基礎(chǔ)，在板上規(guī)劃元件的布局，確定元件的接點(diǎn)，使用接線柱做接點(diǎn)，再用導(dǎo)線把接點(diǎn)按電路要求，在板的一面布線，在另一面裝元件。這就是最早的電路板（圖1）。單面敷銅板的發(fā)明，成為電路板設(shè)計(jì)與制作新時(shí)代的標(biāo)志。首先在敷銅板上用模板印制防腐蝕膜圖，然后再進(jìn)行腐蝕刻線。這種技術(shù)就象在紙上印刷那樣簡(jiǎn)便，“印刷電路板”由此得名。隨著電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，出現(xiàn)了雙面板，即在板子兩面都敷銅，兩個(gè)面都可以腐蝕刻線。除了雙面蝕刻以外，為了應(yīng)對(duì)更加復(fù)雜的線路設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了更多層的電路板。圖2所示為采用了8層PCB板的NVIDIA顯卡。今天PCB是電子行業(yè)中最重要的基礎(chǔ)電子部件，從宇宙飛行器、大型計(jì)算機(jī)、運(yùn)載火箭、磁懸浮列車(chē)到電視、電子計(jì)算機(jī)等眾多產(chǎn)品，不勝枚舉。幾乎每一種電子設(shè)備都離不開(kāi)PCB，可以說(shuō)只要有集成電路等電子元器件的地方，就有PCB的存在。網(wǎng)版印刷和PCB本來(lái)是不搭界的，但是今天的它們卻聯(lián)系密切。其實(shí)網(wǎng)版印刷能夠進(jìn)入PCB行業(yè)，曾經(jīng)經(jīng)歷過(guò)一段非常曲折的過(guò)程。上世紀(jì)90年代以前，長(zhǎng)約20年的時(shí)間里，PCB與網(wǎng)版印刷的聯(lián)系并不是很大，當(dāng)時(shí)的PCB從業(yè)者一般都認(rèn)為“網(wǎng)版印刷不適宜精密PCB制造”，網(wǎng)版印刷只適用于對(duì)尺寸精度和分辨率精度要求不太高的“印制-蝕刻”和圖形電鍍制造印制板。確實(shí)當(dāng)時(shí)的網(wǎng)版印刷并不具備為精密PCB制作服務(wù)的能力。這種狀況并未一直持續(xù)下去，隨著網(wǎng)版印刷新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)，PCB行業(yè)表現(xiàn)的越來(lái)越離不開(kāi)網(wǎng)版印刷技術(shù)。

二、網(wǎng)版印刷在PCB制作中的應(yīng)用

1．PCB抗蝕膜印刷

把設(shè)計(jì)好的電路圖形印刷在層壓板上形成抗蝕膜，這就是抗蝕膜印刷；它是通過(guò)網(wǎng)版印刷來(lái)完成的。要在覆銅板上形成電路和焊盤(pán)之類(lèi)的導(dǎo)體，通常會(huì)采用兩種加工工藝：一種是網(wǎng)印法；另一種是光刻法。光刻法成本較高，隨著網(wǎng)印精度的提高，網(wǎng)印法應(yīng)用的越來(lái)越多。網(wǎng)印法即在覆銅板上預(yù)先網(wǎng)印抗蝕膜，然后用化學(xué)方法將未被抗蝕劑覆蓋的部分腐蝕掉，隨后脫去抗蝕膜，即得到需要的導(dǎo)電圖形。在網(wǎng)版印刷中可選用滌綸絲網(wǎng)或不銹鋼絲，這兩種絲網(wǎng)的印刷精度比較高。制版可采用直接感光制版法或直間感光制版法。采用直接法制版時(shí)，涂布感光膜的厚度要掌握好，一般印刷阻焊膜以（25～30）μm為佳。抗蝕油墨一般為堿溶性油墨，印制到覆銅板上后能耐三氯化鐵等酸性溶液的腐蝕。網(wǎng)印刮板選用聚氨酯橡膠型，厚度為8mm，其邵氏硬度為70左右，刮板的形狀選用直角，刮板與絲網(wǎng)的角度為（50～60）°，印刷時(shí)也要適當(dāng)控制抗蝕油墨干燥后的成膜厚度。若成膜過(guò)厚會(huì)造成導(dǎo)電圖形擴(kuò)張，影響精度；如過(guò)薄會(huì)形成砂眼針孔，增加修版工作量。網(wǎng)印后采用遠(yuǎn)紅外烘道干燥2min即可，而用自然干燥時(shí)，溫度控制在（25～30）℃，大約需要4h或更長(zhǎng)一些時(shí)間。干燥后的電路板即可進(jìn)入酸性蝕刻工序，蝕刻完畢后用1%～2%氫氧化鈉稀堿液噴淋去膜。此時(shí)PCB抗蝕膜的作用就完成了。

2．黏結(jié)劑印刷

在表面安裝中，引用流動(dòng)焊料和安裝大的異形部件時(shí)，網(wǎng)印用的黏結(jié)劑一般是紫線固化型的UV膠粘劑。這種膠粘劑在紫外線照射下，其內(nèi)部的自由基會(huì)吸收紫外線引起整個(gè)膠粘劑發(fā)生交聯(lián)或聚合反應(yīng)。能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)牢固的黏結(jié)。

3．焊漿(膏)印刷

印制電路板一般都是事先在基板上安裝好各個(gè)元器件，然后再進(jìn)行錫焊。焊漿印刷的目的是為了把安裝部件接合到印刷線路板焊接區(qū)上。大量生產(chǎn)時(shí)，用這種方法能保證其優(yōu)良的焊接性能。焊漿一般由焊料粒子、溶劑、助熔劑等成分組成。其黏度高、摩擦系數(shù)大。人們常用的焊劑是鉛錫合金，熔點(diǎn)在183℃。焊漿印刷與其它漿料的印刷不太相同，印刷時(shí)，要特別注意刮板的運(yùn)行速度，既要緩慢又要均勻。只有這樣才能保證焊漿的質(zhì)量。另外要特別注意防止焊錫電路的氧化，焊錫電路是否被氧化，這一點(diǎn)決定著焊接的好壞。有時(shí)，可能焊錫的涂布很適當(dāng)，但保管情況不好，線路也會(huì)氧化，焊接就會(huì)不良，為此保管時(shí)必須防止由于受潮等原因引起的氧化反應(yīng)。

4．標(biāo)記油墨的印刷

為了標(biāo)明元器件的安裝部位，要用標(biāo)記油墨在電路板表面印刷符號(hào)，符號(hào)印刷完畢后電路板才算制作完成。標(biāo)記油墨分光固型和熱固型兩大類(lèi)，而每類(lèi)又分成單組份和雙組份兩種。印制電路板要求兩面（即插件面和焊接面）都要進(jìn)行網(wǎng)印標(biāo)記油墨。不同類(lèi)型的油墨成膜厚度會(huì)有差異，成膜厚度對(duì)印刷電路板的質(zhì)量有相當(dāng)?shù)挠绊憽Ｓ湍赡ず穸扰c諸多工藝因素有關(guān)，因此要綜合各種園素，根據(jù)實(shí)際操作來(lái)控制膜層厚度。網(wǎng)版印刷除了在以上幾個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用外，還在阻焊膜印刷、精細(xì)電路板印刷等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。如今雖然網(wǎng)版印刷在PCB制造中的地位已經(jīng)無(wú)可取代，連最高級(jí)、最精細(xì)的電路板制作它都可以應(yīng)對(duì)。但是電路板制造的復(fù)雜精細(xì)程度也在與日俱增，所以這就對(duì)網(wǎng)版印刷技術(shù)提出了更高的要求。

三、PCB制作對(duì)網(wǎng)版印刷的要求

1．感光膠

雖然感光膠的發(fā)展使得網(wǎng)版印刷在PCB制作領(lǐng)域發(fā)展迅速，但PCB制作對(duì)感光膠卻有更高的要求，主要表現(xiàn)在需要更高的解像力，便于進(jìn)行細(xì)線條超精密印刷；更高的感光速度，便于節(jié)約能源并提高工作效率。較高的固體含量，利于涂布，特別是較厚版膜的涂布；保存的穩(wěn)定性，要求感光膠在高溫、高濕等環(huán)境中依然性能穩(wěn)定；環(huán)保公害小，或者無(wú)公害，對(duì)操作中身體無(wú)危害。一般在發(fā)達(dá)國(guó)家每3～5年就會(huì)有新型系列的感光膠問(wèn)世。不過(guò)可以預(yù)見(jiàn)的是在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，重氮樹(shù)脂系感光膠仍然將是網(wǎng)印制版的主要類(lèi)型（圖3），但是，隨著新材料、新設(shè)備、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，乳膠和光引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生較大改變，以滿(mǎn)足更高層次的制版需求。

2．絲網(wǎng)

PCB制作要求絲網(wǎng)具有更好的抗張強(qiáng)度，并且絲網(wǎng)吸濕后的輕度變化應(yīng)盡量小；絲網(wǎng)的伸長(zhǎng)率小，要求絲網(wǎng)在一定張力（如伸長(zhǎng)3%）下具有足夠的彈性。因此絲網(wǎng)的伸長(zhǎng)率也不能為零，而是以小為好。高張力、低伸長(zhǎng)的絲網(wǎng)對(duì)保證印刷的精度至關(guān)重要；絲網(wǎng)的回彈性能優(yōu)良，這樣利于印跡邊緣的清晰再現(xiàn)；網(wǎng)孔的通過(guò)性能良好，利于PCB印料的順利透過(guò)；能編織成更高網(wǎng)目數(shù)的絲網(wǎng)材料，目前的材料除了不銹鋼和進(jìn)口滌綸絲網(wǎng)外，其它種類(lèi)的網(wǎng)印精度都比較有限；耐性?xún)?yōu)異，不僅對(duì)溫濕度的改變能夠保持穩(wěn)定，同時(shí)對(duì)化學(xué)藥品的耐抗性也要不斷提高，這樣利于滿(mǎn)足多樣化的PCB制作要求。

3．制版

PCB制作不僅對(duì)絲網(wǎng)材質(zhì)提出了較高的要求，對(duì)制版工藝的要求也相對(duì)較高。

1）版膜平滑均勻

要求在制版過(guò)程中保證版膜平滑均勻，不允許出現(xiàn)針孔等現(xiàn)象，這就要求在涂布感光膠前，膠體應(yīng)充分?jǐn)嚢杌旌喜㈧o置一段時(shí)間以消除內(nèi)部的氣泡。曬版時(shí)清除陽(yáng)圖片和真空曬版架玻璃上的塵土污物，檢查玻璃板有無(wú)劃痕。

2）版膜粘網(wǎng)牢固

要求涂布感光膠后網(wǎng)版應(yīng)該在規(guī)定的溫度下徹底干燥。同時(shí)正式曬版前進(jìn)行曝光試驗(yàn)，以確定合適的曝光時(shí)間。亦有一些細(xì)節(jié)需要注意，如應(yīng)嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行感光膠配比，并按照生產(chǎn)日期檢查有無(wú)過(guò)期現(xiàn)象等。

3）較高的印版分辨率

為了保證較高的印版分辨率，在曬版前應(yīng)先檢查底片密度和圖像質(zhì)量，同時(shí)選用高目數(shù)的絲網(wǎng)；如有必要可以使用有色絲網(wǎng)，有色絲網(wǎng)較白色絲網(wǎng)能夠避免較多的光線衍射，利于圖文的準(zhǔn)確再現(xiàn)；涂膠后的網(wǎng)版應(yīng)及時(shí)曬版；在曬版過(guò)程中保證底片和膠膜接觸緊密，可以采用真空吸附或其他方式使之緊密接觸；顯影前檢查顯影沖洗程序，調(diào)整水壓和水溫。網(wǎng)版印刷從和PCB制作毫無(wú)關(guān)聯(lián)到現(xiàn)在的休戚相關(guān)，這個(gè)過(guò)程充滿(mǎn)了無(wú)數(shù)人的不懈探索。相信隨著網(wǎng)印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，網(wǎng)版印刷在PCB制作中的應(yīng)用將會(huì)更加廣泛。