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喷墨打印微制造技术:解决印制电路板难点

时间:2023-10-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:与已经固定使用喷墨打印的绘图应用相比,电路板的制造面临着一些独特的挑战。其中一个PCB上喷墨打印的挑战是电路板的板式。刚性PCB的面板格式的处理是在多个单独面板上的每一个板上。喷墨的优点在于,所述打印头通常是在1mm左右的基板的表面上方,从而允许在基板的表面轮廓有一点公差的不规则性。喷墨打印头的可靠性必须是非常好的,为了说明这一要求,来看看PCB的一个例子。用于喷墨制造的PCB另一个挑战是注册的结构在面板相对的两侧。

喷墨打印微制造技术:解决印制电路板难点

与已经固定使用喷墨打印的绘图应用相比,电路板的制造面临着一些独特的挑战。在图形打印中,性能目标主要是一种视觉的,大多数打印的电子特性必须是功能性的。PCB的质量要求通过文件来证明,如IPC规范、MILSPEC(美军)、ASTM规范及商业项目说明(CID)[3]。最终使用客户可提出自己的要求以替代工业标准,或者他们可以选择遵从行业标准。另外,最终用户必须确保产品符合各种环境规格,包括REACH[4]、RoHS[5]、区域和地方法规,及产品安全测试如UL[6]和其他全球合规标准(compliance standards)。

在现有的产品规格中,主要包括电路的功能规格、导体尺寸(宽度和均匀性)、物理电气缺陷(划痕、切割、缺陷、针孔)及注册。在阻焊和文字打印时加入额外的视觉和环境要求。

其中一个PCB上喷墨打印的挑战是电路板的板式。刚性PCB的面板格式的处理是在多个单独面板上的每一个板上。虽然面板尺寸各不相同,标称为450mm×600mm的尺寸常用在商用喷墨系统(见图16.3)处理(现有的设计用于生产显示器的滤色器可以处理的喷墨打印机为2.8m×3m的玻璃基板[7])。但是基板的厚度,可以从50μm的内层芯或柔性电路板到许多毫米的多层背板。表面高度变化是喷墨打印的最大困难,非常薄的覆铜箔基板住把手时容易弯曲扣住把手和往往不能位于平面,而较厚的面板往往扭曲,其不均匀表面形貌如前面处理的结果。另外,通过在许多面板设计的孔的存在使得它们保持在打印时平稳,即使在高真空状态,依然很难。喷墨的优点在于,所述打印头通常是在1mm左右的基板的表面上方,从而允许在基板的表面轮廓有一点公差的不规则性。在偏置打印头高度,相比非接触式成像系统,也使得在变化的表面打印时更容易。

喷墨打印头的可靠性必须是非常好的,为了说明这一要求,来看看PCB的一个例子。如果平均双面面板的两侧,典型的铜覆盖约50%的电路。打印1440in的450mm×600mm两侧的50%(18in×24in)面板需要895795200滴。错误率在每1019脉冲处有一个错误的滴落,每个栅格将会转变为一个潜在的缺陷位置。这个错配的液滴可能也不可能导致一个实际效果,这取决于它滴落在图案何处,液滴用来(液滴重叠度)并展开墨水的性质。然而,形成高分辨率的特性要求更高的点每英寸打印和较小的液滴尺寸,这意味着需要高可靠性。许多打印头制造商已经开发系统,以提高可靠性。Xaar公司提供了一个模型,1001头,包含了“TF TechnologyTM”技术,通过在打印头内进行不断的墨水循环[8]。如果粒子进入或以气泡形式在打印头中,该流程捕获它并运载它从头部出来。这使头部有一个自恢复模式,以提高可靠性。发现连续运行时的漏滴几乎是不可能的[9]。为了确保无缺陷的图像,一个冗余的确定等级需要建立在系统中,无论是通过液滴来填充遗漏的重叠区域还是多余头叠印图像。(www.xing528.com)

用于喷墨制造的PCB另一个挑战是注册的结构在面板相对的两侧。商用喷墨打印机是单面的,也就是说,该正面和背面的打印按顺序进行。这非常适用于基板参照,具有在板的两侧上限定的位置,如通孔钻。对于基板,例如内层的核心,这是典型的冲裁模具孔,系统将要求无论是远景系统获取并登记所述第一图像还是到所述第二图像或面板将需要有额外参考特性,如钻孔。

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图16.3 工业喷墨打印机(图片引用自MicroCraft K.K公司)

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