浅谈数码喷墨技术在PCB行业的应用
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摘 要：本文介绍了数码喷墨技术在PCB制造行业的应用，包括通过喷墨印刷方式取代丝网印刷方式印制字符、抗蚀刻油墨层、阻焊层、导电线路，并对各项应用阐述了相关制备工艺，及相应墨水的性能要求和墨水在开发过程中需要突破的技术难点。
关键词：喷墨技术;PCB字符;抗蚀刻;阻焊
1 前言
数码喷墨技术是通过计算机将所需打印的图像通过喷墨打印机印刷在承印物上的一种印刷方式，喷墨打印是一种非接触式打印，无需制版，按需喷印，只需将所印制的图像放入计算机中，所见既所得，相较于其他印刷方式具有快速、高效、高精度等特点。数码喷墨技术最早应用于办公领域，如打印普通纸、相纸等，近年来随着喷墨打印机及喷头技术的不断升级换代，数码喷墨技术以其特有的优势已开始逐渐渗透到工业领域，如喷墨打印纺织品、喷墨打印陶瓷等，其在带来高质量的印刷效果的同时还可以降低印刷成本，实现环境保护的目的。
而在另一工业领域，PCB制造行业，数码喷墨技术的应用也开始受到各生产商的关注和重视。数码喷墨技术在PCB行业的潜在应用主要集中在以下四方面：第一喷墨印刷字符;第二喷墨印刷抗蚀刻保护层;第三喷墨印刷阻焊层;第四喷墨印刷导电线路。PCB行业印刷上述四种油墨是采用丝网印刷的方式，但丝网印刷存在的缺点是印刷精度较低，需制版，工序多，周期长，同时印刷过程中会产生油墨浪费，并且有大量的废水排放，给环境带来巨大压力，而喷墨技术的替代，只需按所需图像通过计算机控制印刷，无需制版，极大缩短工序，印刷过程无油墨浪费，无废水产生，这对PCB行业无疑带来的是变革性的发展。
2 数码喷墨技术在PCB行业的相关应用
2.1 喷墨印刷字符
字符在PCB板上的作用是作为后续安装电子元器件的标识，也可以作为维修的标记。通过丝网印刷来印制字符存在工序多，周期长，字迹易存在模糊和重影的缺陷，而数码喷墨技术印刷字符采用的UV墨水，可通过喷墨设备上安装的UV灯实现即时固化，所得字符清晰，印刷位置准确。部分PCB生产厂家已开始采用这种印刷方式。
因喷墨印刷是采用喷墨打印机使墨水从喷头喷出，因此其要去使用的墨水需具有低粘度，并且墨水中的颜料颗粒需在纳米级别，这样才能保证墨水的打印流畅性，且长时间连续打印后不会堵塞喷头，而字符墨水同普通办公领域的墨水区别还在于其要求墨水除具有优异的喷印性能外还需具有一定的工艺性能，如墨水印制字符后需要具有一定的耐酸、耐碱性及优异的附着性，且字符需具有耐高温性，经260℃锡浴后无黄变，无脱落。这无疑对墨水的开发提出了更高的要求，所以平衡打印流畅性及满足后续工艺性能是对墨水开发人员提出的挑战。
2.2 喷墨印刷抗蚀刻保护层
采用喷墨技术印制抗蚀刻保护层即是将抗蚀刻喷墨墨水直接喷印在覆铜板的特殊位置上形成电路图形，再进行蚀刻、退膜得到PCB线路，其不存在传统丝网印刷方式中的制版、曝光、显影等过程，喷墨技术的使用不仅提高了布线密度，而且通过只在需要保护的覆铜板部分喷涂墨水而节约了成本，同时也减少了废弃物的排放，实现保护环境的目的。
目前抗蚀刻墨水的研发也多采用UV体系，墨水即时固化。抗蚀刻墨水对喷印性能的要求极高，必须保证打印的线条边缘整齐，其打印过程中不会产生卫星液滴。另外，其使用功能性要求墨水需具有抗蚀刻液的性能，同时蚀刻步骤完成后，该抗蚀刻墨水形成的保护层在生产使用的碱液中能较快的退膜，无残留，因此，抗蚀刻墨水需兼顾喷印性能与工艺性能之间的平衡。
2.3 喷墨印刷阻焊层
通过喷墨打印机将阻焊墨水直接喷印到PCB的表面，墨水经过固化后，便可得到阻焊图形。同样，采用数字喷墨打印技术与工艺，既消除了照相底片的制作过程，网版制作过程与网印设备、又避免了阻焊的曝光和显影的过程与设备，其带来的是节省了场地与空间、明显减少材料消耗，缩短了产品生产周期，减少了环境污染，降低了成本。
对阻焊墨水也有其特殊的工艺性能要求，如阻焊墨水印制的阻焊层需具有绝缘性，优异的附着性及阻焊性。
2.4 喷墨印刷导电线路
目前，PCB板的导电线路制备方法多采用以下步骤：在树脂基板上镀铜形成覆铜板，再使用抗蝕刻油墨在覆铜板上形成图形，固化后经蚀刻和退膜步骤形成导电线路，处理过程繁长，而使用喷墨技术直接印刷导电线路则节省了诸多工艺，使用的导电墨水多为导电银墨水，只需要将导电银墨水按所设计电路喷印，墨水固化烧结后即可形成所需导电图形。
银具有比铜优异的导电性，但也更易氧化，应用导电银墨水制备导电线路需保证墨水烧结后所形成的线路无缺陷，并且要具有优异的导电性，目前，有多数公司看到导电银墨水的市场前景，并投入大量资源进行开发。
3 结语
数码喷墨技术的优点已经逐步被人们所认识和理解，由于喷墨印刷机可以直接采用常规的数据格式，通过喷墨头直接形成所需要的线路和图形、避免了传统的图形转移等一系列的设备和工艺过程，不仅“非接触式”形成了线路和图形，而且明显提高了位置精度。将字符、抗蚀刻层、阻焊层或导电线路直接喷射到PCB板上，这是印制电路技术的革命，不再需要覆铜箔板，不产生对环境造成压力的废料、废水和废液，极大缩短了工艺流程和生产周期。因此，数码喷墨技术在PCB工业中的应用前景是美好的，市场潜力是巨大的。这将给整个PCB行业带来巨大的经济效益。
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