淺談數碼噴墨技術在PCB行業的應用

時文強

摘 要：本文介紹了數碼噴墨技術在PCB制造行業的應用，包括通過噴墨印刷方式取代絲網印刷方式印制字符、抗蝕刻油墨層、阻焊層、導電線路，并對各項應用闡述了相關制備工藝，及相應墨水的性能要求和墨水在開發過程中需要突破的技術難點。

關鍵詞：噴墨技術;PCB字符;抗蝕刻;阻焊

1 前言

數碼噴墨技術是通過計算機將所需打印的圖像通過噴墨打印機印刷在承印物上的一種印刷方式，噴墨打印是一種非接觸式打印，無需制版，按需噴印，只需將所印制的圖像放入計算機中，所見既所得，相較于其他印刷方式具有快速、高效、高精度等特點。數碼噴墨技術最早應用于辦公領域，如打印普通紙、相紙等，近年來隨著噴墨打印機及噴頭技術的不斷升級換代，數碼噴墨技術以其特有的優勢已開始逐漸滲透到工業領域，如噴墨打印紡織品、噴墨打印陶瓷等，其在帶來高質量的印刷效果的同時還可以降低印刷成本，實現環境保護的目的。

而在另一工業領域，PCB制造行業，數碼噴墨技術的應用也開始受到各生產商的關注和重視。數碼噴墨技術在PCB行業的潛在應用主要集中在以下四方面：第一噴墨印刷字符;第二噴墨印刷抗蝕刻保護層;第三噴墨印刷阻焊層;第四噴墨印刷導電線路。PCB行業印刷上述四種油墨是采用絲網印刷的方式，但絲網印刷存在的缺點是印刷精度較低，需制版，工序多，周期長，同時印刷過程中會產生油墨浪費，并且有大量的廢水排放，給環境帶來巨大壓力，而噴墨技術的替代，只需按所需圖像通過計算機控制印刷，無需制版，極大縮短工序，印刷過程無油墨浪費，無廢水產生，這對PCB行業無疑帶來的是變革性的發展。

2 數碼噴墨技術在PCB行業的相關應用

2.1 噴墨印刷字符

字符在PCB板上的作用是作為后續安裝電子元器件的標識，也可以作為維修的標記。通過絲網印刷來印制字符存在工序多，周期長，字跡易存在模糊和重影的缺陷，而數碼噴墨技術印刷字符采用的UV墨水，可通過噴墨設備上安裝的UV燈實現即時固化，所得字符清晰，印刷位置準確。部分PCB生產廠家已開始采用這種印刷方式。

因噴墨印刷是采用噴墨打印機使墨水從噴頭噴出，因此其要去使用的墨水需具有低粘度，并且墨水中的顏料顆粒需在納米級別，這樣才能保證墨水的打印流暢性，且長時間連續打印后不會堵塞噴頭，而字符墨水同普通辦公領域的墨水區別還在于其要求墨水除具有優異的噴印性能外還需具有一定的工藝性能，如墨水印制字符后需要具有一定的耐酸、耐堿性及優異的附著性，且字符需具有耐高溫性，經260℃錫浴后無黃變，無脫落。這無疑對墨水的開發提出了更高的要求，所以平衡打印流暢性及滿足后續工藝性能是對墨水開發人員提出的挑戰。

2.2 噴墨印刷抗蝕刻保護層

采用噴墨技術印制抗蝕刻保護層即是將抗蝕刻噴墨墨水直接噴印在覆銅板的特殊位置上形成電路圖形，再進行蝕刻、退膜得到PCB線路，其不存在傳統絲網印刷方式中的制版、曝光、顯影等過程，噴墨技術的使用不僅提高了布線密度，而且通過只在需要保護的覆銅板部分噴涂墨水而節約了成本，同時也減少了廢棄物的排放，實現保護環境的目的。

目前抗蝕刻墨水的研發也多采用UV體系，墨水即時固化。抗蝕刻墨水對噴印性能的要求極高，必須保證打印的線條邊緣整齊，其打印過程中不會產生衛星液滴。另外，其使用功能性要求墨水需具有抗蝕刻液的性能，同時蝕刻步驟完成后，該抗蝕刻墨水形成的保護層在生產使用的堿液中能較快的退膜，無殘留，因此，抗蝕刻墨水需兼顧噴印性能與工藝性能之間的平衡。

2.3 噴墨印刷阻焊層

通過噴墨打印機將阻焊墨水直接噴印到PCB的表面，墨水經過固化后，便可得到阻焊圖形。同樣，采用數字噴墨打印技術與工藝，既消除了照相底片的制作過程，網版制作過程與網印設備、又避免了阻焊的曝光和顯影的過程與設備，其帶來的是節省了場地與空間、明顯減少材料消耗，縮短了產品生產周期，減少了環境污染，降低了成本。

對阻焊墨水也有其特殊的工藝性能要求，如阻焊墨水印制的阻焊層需具有絕緣性，優異的附著性及阻焊性。

2.4 噴墨印刷導電線路

目前，PCB板的導電線路制備方法多采用以下步驟：在樹脂基板上鍍銅形成覆銅板，再使用抗蝕刻油墨在覆銅板上形成圖形，固化后經蝕刻和退膜步驟形成導電線路，處理過程繁長，而使用噴墨技術直接印刷導電線路則節省了諸多工藝，使用的導電墨水多為導電銀墨水，只需要將導電銀墨水按所設計電路噴印，墨水固化燒結后即可形成所需導電圖形。

銀具有比銅優異的導電性，但也更易氧化，應用導電銀墨水制備導電線路需保證墨水燒結后所形成的線路無缺陷，并且要具有優異的導電性，目前，有多數公司看到導電銀墨水的市場前景，并投入大量資源進行開發。

3 結語

數碼噴墨技術的優點已經逐步被人們所認識和理解，由于噴墨印刷機可以直接采用常規的數據格式，通過噴墨頭直接形成所需要的線路和圖形、避免了傳統的圖形轉移等一系列的設備和工藝過程，不僅“非接觸式”形成了線路和圖形，而且明顯提高了位置精度。將字符、抗蝕刻層、阻焊層或導電線路直接噴射到PCB板上，這是印制電路技術的革命，不再需要覆銅箔板，不產生對環境造成壓力的廢料、廢水和廢液，極大縮短了工藝流程和生產周期。因此，數碼噴墨技術在PCB工業中的應用前景是美好的，市場潛力是巨大的。這將給整個PCB行業帶來巨大的經濟效益。