CN104519671A - 碳油pcb板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于PCB板制造领域，提供了一种碳油PCB板制作方法及依该方法制作的碳油PCB板，该方法包括以下步骤：调制碳油墨：充分搅拌碳油墨，使其达到所需粘度；开料：在PCB基板上固化阻焊剂，制作待印刷碳油墨图形再安装在丝印机上；制版：制作网版，再安装于丝印机上；预调节：调节网距和刮刀行程；对正调节：调节网版的相对位置，使网版上的图形区域与PCB板上的待印刷碳油墨图形对准；油墨印刷：用刮刀将碳油墨刮印于PCB板上；烘烤：使PCB板上的碳油墨干燥固化，制成碳膜导电层。与现有技术相比，使用该碳油PCB板制作方法在PCB板基体上制作出的碳膜厚度均匀，碳膜阻值能得到良好地控制，碳油PCB板良品率更高。
Description
技术领域
本发明属于PCB板制作领域，尤其涉及一种碳油PCB板制作方法及依该方法制作的碳油PCB板。
背景技术
碳油PCB板（印刷电路板）是指采用碳质导电油墨（简称为碳油墨）涂覆在PCB板基体上，经固化形成具有碳膜导电图形的PCB板。PCB板制作成本要求一降再降，采用碳油按键取代目前昂贵的金按键是大势所趋，碳油按键耐磨能力强，可以经受多次反复操作，一般可达十万乃至百万次级的正常的开合作用。
目前碳油墨主要是通过丝网印刷（也称为丝印）的方式印制在PCB板基体上，但是由于碳膜的电性能要求高，对其阻值也有一定的要求。方块电阻（简称方阻），指一个正方形的薄膜导电材料一边到另一边之间的电阻，方块电阻Rs=ρ/t(其中ρ为导电材料的电阻率,t为薄膜厚度）。对于同一种碳油墨，其电阻率一定，其制成的碳膜的方块电阻与碳膜厚度成反比。当碳膜导电图形设计一定，即碳膜面积一定时，其阻值仅与碳膜厚度有关。而碳油墨丝印中，碳膜厚度难以精确控制，存在厚度不均匀的问题，致使碳膜阻值难以控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳油PCB板制作方法，旨在解决碳油墨丝印中，碳膜厚度难以精确控制，存在厚度不均匀，致使碳膜阻值难以控制的问题。
本发明是这样实现的，一种碳油PCB板制作方法，包括以下步骤：
调制碳油墨：充分搅拌碳油墨，使其达到所需粘度，所需粘度取值范围为350～400dpa.s；
开料：在PCB基板上固化阻焊剂，再在固化有阻焊剂的PCB板上制作待印刷碳油墨图形，然后将其安装在丝印机上；
制版：制作网版，使其网版张力为20～30N/cm，并将其安装于所述丝印机上，用胶封住所述网版边框及所述网版上的非图形区域；
预调节：调节网距为3～5mm，调节刮刀行程，以保证丝印时，所述刮刀行程能覆盖所述网版上的图形区域；
对正调节：调节所述网版的相对位置，使所述网版上的图形区域与所述PCB板上的待印刷碳油墨图形对准；
油墨印刷：将上述调制好的碳油墨倒在所述网版的非图形区域，用刮刀将所述碳油墨刮印于所述PCB板上；
烘烤：将上述印刷有碳油墨的PCB板置于烤箱中烘烤，使所述碳油墨干燥固化，制成碳膜导电层。
本发明还提供一种碳油PCB板，所述碳油PCB板根据如上所述的碳油PCB板制作方法制得。
与现有技术相比，使用该碳油PCB板制作方法在PCB板基体上制作出的碳膜厚度均匀，因而碳膜阻值能得到良好地控制，制作出的碳油PCB板良品率更高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的碳油PCB板制作方法流程示意图；
图2是图1的碳油PCB板制作方法中精调节步骤的流程示意图。
图3是本发明实施例提供的碳油PCB板的剖面结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种碳油PCB板制作方法，包括以下步骤：
调制碳油墨S1：充分搅拌碳油墨，使其达到所需粘度，所需粘度取值范围为350～400dpa.s；
开料S2：在PCB基板上固化阻焊剂，再在固化有阻焊剂的PCB板上制作待印刷碳油墨图形，然后将其安装在丝印机上；
制版S3：制作网版，使其网版张力为20～30N/cm，并将其安装于丝印机上，用胶封住网版边框及网版上的非图形区域；
预调节S4：调节网距为3～5mm，调节刮刀行程，以保证丝印时，刮刀行程能覆盖网版上的图形区域；
对正调节S5：调节网版的相对位置，使网版上的图形区域与PCB板上的待印刷碳油墨图形对准；
油墨印刷S7：将上述调制好的碳油墨倒在网版的非图形区域，用刮刀将碳油墨刮印于PCB板上；
烘烤S8：将上述印刷有碳油墨的PCB板置于烤箱中烘烤，使碳油墨干燥固化，制成碳导电层。
网距是指网版印刷面与承印物表面之间的距离。在丝印中，为了避免网版粘到承印物上，网印版与承印物之间必须保持一定距离。网版一旦粘到承印物上，就会严重影响印刷质量，网距的作用就是有效地克服这一问题，使网版只在刮刀刮印时接触承印物，一旦刮刀刮过，网版回弹，网版与承印物瞬间脱离，避免发生拖墨和蹭脏等现象。本发明中承印物为待印刷碳油墨的PCB板。
网版张力越大，网距越大，在刮刀刮印时，刮刀压力越大，会使刮刀变形，使印制的碳膜厚度不一致；同时影响印刷效率，还可能会使网版边框翘起，且网版张力损失大，网版容易早衰。而网版张力过小，网距过小，在刮刀刮印时，会发生丝网褶皱，造成丝印的碳膜图形模糊，厚度不均匀。网距越大，丝网被拉伸得越大，丝印时，越难以对准，造成PCB板上丝印的碳膜发生偏移。网距过小，丝网不能立即弹离PCB板，使图形变模糊。在网版具有一定张力的情况下，必须保证在丝印过程中刮刀刮压力最小而丝网又能立即弹离工件。碳油墨粘度越大，在丝印时越难被刮刀刮印至PCB板上，且由于碳油墨间的粘接作用，会导致碳膜厚度不均。而碳油墨粘度过小，其流动性太大，会造成丝印的图形模糊，碳油墨流至PCB板上待印刷碳油墨图形区域以外的位置，甚至可能导致短路等问题。
而碳油墨中碳粉比重较大，在贮存时会产生部分沉淀，同时与通常的线路印料相比它有较高的触变性，搅拌时，其粘度会降低，同时触变性降低；在印刷中断或贮存过程中其粘度又会再次增加，触变性增大。触变性是指物体(如涂料)受到剪切时，稠度变小，停止剪切时，稠度又增加或受到剪切时,稠度变大,停止剪切时,稠度又变小的性质。
通过将网版张力设置为20～30N/cm，可以方便将网版上的图形区域与PCB板上制作的待印刷碳油墨图形对准，防止丝印误差。同时将网距设为3～5mm，保证丝印的碳油墨的厚度，在丝印时，搅拌碳油墨，使其粘度在350～400dpa.s范围内，保证其能很好地被刮刀刮印至PCB板上，使网版张力、网距及粘度达到良好地平衡，从而保证印刷至PCB板上的碳油墨在有足够厚度的基础上，使其厚度均匀，进而精确控制碳膜阻值。
在PCB基板上固化阻焊剂，可以在PCB基板表面构成聚合物保护膜，防止焊锡附着在不需要焊接的一些铜线上。也在一定程度上保护布线层，防止电路腐蚀断线，防止焊接点多而造成线间短路。
用胶封住网版边框及网版上的非图形区域；以防止丝网印刷时，碳油墨从网版边框及网版上的非图形区域渗透出。可以使用透明胶密封网版边框及网版上的非图形区域，可以便于观察是否有碳油墨从胶上渗透。也可以使用其它胶带进行密封。
请一并参阅图2，进一步地，在油墨印刷S7步骤前与对正调节S5步骤之后还包括精调节S6，其包括以下步骤：
S61）在所述PCB板上贴合对位膜，并使对位膜平整；
S62）将调制好的碳油墨倒在网版的非图形区域，用刮刀将所述碳油墨刮印于所述对位膜上；
S63）对比对位膜上印制的图形与PCB板上待印刷碳油墨图形是否重合；如果重合则进行油墨印刷S7步骤；如果不重合，则进行步骤S64；
S64）微调网版位置，取下该对位膜，然后重复S61-S63步骤。
对位膜可以采用透明膜，当碳油墨印刷在对位膜上后，可以方便对比与PCB板上待印刷碳油墨图形的重合情况。通过设置精调节S6步骤，可以精确确定丝印到PCB板上碳油墨的位置，使制作出的碳油PCB板上碳膜位置精准，提高产品质量，同时可以防止出现露铜、碳膜位置偏移等问题。
在精调节S6步骤中，还可以对印刷至对位膜上的碳油墨进行固化形成碳膜，并测量其厚度及平整度，根据测量出的碳膜厚度和平整度，再精确调整碳油墨粘度、网距。因而在贴合对位膜时，对位膜要平整，不仅便于对比印刷的碳油墨图形与PCB板上待印刷碳油墨图形的重合情况，还起到测量出的碳膜厚度和平整度准确性的问题。优选地，网版张力设置为20N/cm，网距设为4mm，碳油墨粘度为370dpa.s。可以保持网版张力、网距及粘度达到良好地平衡，同时，在精调节S6步骤中，可以对网距、碳油墨粘度进行适当微调，保证印刷至PCB板上的碳油墨在有足够厚度的基础上，使其厚度均匀，进而精确控制碳膜阻值。
在制版S3中，网版上感光乳剂膜层厚度为25～35μm。在刮刀刮印过程中，碳油墨被挤压至网版上图形区域的网孔中，再与PCB板接触，而附着在PCB板上。同一位置附着的碳油墨量载多，则其厚度越厚。在刮刀刮印时，网版上感光乳剂膜层厚度直接决定了能通过网孔附着到PCB板上碳油墨的量，将感光乳剂膜层厚度为25～35μm，可以使附着在PCB板上碳油墨量充足，保证制得的碳膜平均厚度，优选地可以使用30μm感光乳剂膜层。具体地，碳油墨的厚度越薄还与网版目数有关，网版目数越高，丝印出碳油墨的厚度越薄，固化出的碳膜厚度也越薄。网版目数可以在45T～77T范围内根据确定的碳膜阻值选取适当地网版目数。例如使用61T网版印制厚度为16μm的碳膜。
调制碳油墨S1步骤中，搅拌碳油墨时，如果充分搅拌后，碳油墨粘度高于所需粘度，则向碳油墨中加入能降低碳油墨粘度的活性稀释剂，以使其粘度调至所需粘度。粘度低可以增加碳油墨流动性，使丝印出的碳油墨厚度均匀。而由于碳油墨具有触变性，在使用时，有时难以搅拌至所述需粘度，加入活性稀释剂可以方便调节碳油墨粘度。
对于调制碳油墨S1，并不限定其顺序，只要碳油墨作用前调制好即可。如本实施例中，将调制碳油墨S1步骤放在最前，先调制好碳油墨以备使用。在其它实施例中，调制碳油墨S1步骤也可以开料S2步骤后与制版S3步骤前之间进行，或者在制版S3步骤后与预调节S4步骤前之间进行，或者在预调节S4步骤后与对正调节S5步骤前之间进行，或者在对正调节S5步骤后与精调节S6前进行，甚至还可以在精调节S6步骤中的S61步骤后S62步骤前进行。
具体地，刮刀在网版上刮动时，刮刀角度为45～60度夹角。刮刀角度即刮刀和丝网之间在印刷方向上测得的角度。刮刀角度过小，容易产生刮刀变形，不适合于大面积的丝网印刷，碳油墨压出量大，刮刀角度过大，碳油墨压出量少。刮刀角度选择45～65度为佳。
进一步地，开料S2步骤中，在将PCB板安装于丝印机上之前，还需对PCB板进行清洗处理。由于氧化膜、油污、有机涂料或其残余物都会影响碳油墨在PCB板上的附着效果，通过清洗处理除去PCB板上的杂质，使PCB板干净无尘，确保碳油墨与PCB板之间的附着力和良好的导电性。对PCB板进行清洗处理时，可以使用1%硫酸作为清洗液，以使清洗更干净。
进一步地，在开料S2步骤中，在PCB板的待印刷碳油墨图形上印制绝缘层，以防止在碳油墨印刷过程中导致铜线路短路。
具体地，烘烤S8步骤中，烘烤温度为150～160摄氏度，烘烤时间为15～60分钟。可以使用间断式热风循环烘箱或连续式隧道烘炉对PCB板上碳油墨进行烘干处理，使碳油墨固化为碳膜导电层。从而制作出合格的碳油PCB板。
请参阅图3，本发明实施例还公开一种使用上述方便制得的碳油PCB板。该碳油PCB板包括基板11，基板11上设有铜线路12，基板11上固化有阻焊剂13，其上固化有碳膜导电图层14，为防止在碳油墨印刷过程中导致铜线路12短路，在碳油墨线路图形与阻焊剂13之间印有绝缘层15。该碳油PCB板碳膜厚度均匀，阻值能得到良好地控制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳油PCB板制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
调制碳油墨：充分搅拌碳油墨，使其达到所需粘度，所需粘度取值范围为350～400dpa.s；
开料：在PCB基板上固化阻焊剂，再在固化有阻焊剂的PCB板上制作待印刷碳油墨图形，然后将其安装在丝印机上；
制版：制作网版，使其网版张力为20～30N/cm，并将其安装于所述丝印机上，用胶封住所述网版边框及所述网版上的非图形区域；
预调节：调节网距为3～5mm，调节刮刀行程，以保证丝印时，所述刮刀行程能覆盖所述网版上的图形区域；
对正调节：调节所述网版的相对位置，使所述网版上的图形区域与所述PCB板上的待印刷碳油墨图形对准；
油墨印刷：将上述调制好的碳油墨倒在所述网版的非图形区域，用刮刀将所述碳油墨刮印于所述PCB板上；
烘烤：将上述印刷有碳油墨的PCB板置于烤箱中烘烤，使所述碳油墨干燥固化，制成碳膜导电层。
2.如权利要求1所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，在所述油墨印刷步骤前与所述对正调节步骤之后还包括精调节，所述精调节包括以下步骤：
S61）在所述PCB板上贴合对位膜，并使所述对位膜平整；
S62）将所述调制好的碳油墨倒在所述网版的非图形区域，用刮刀将所述碳油墨刮印于所述对位膜上；
S63）对比所述对位膜上印制的图形与所述PCB板上待印刷碳油墨图形是否重合；如果重合则进行油墨印刷步骤；如果不重合，则进行步骤S64；
S64）微调所述网版位置，取下该对位膜，然后重复步骤S61-S63）。
3.如权利要求1所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，所述制版步骤中，所述网版上感光乳剂膜层厚度为25～35μm。
4.如权利要求1所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，所述调制碳油墨步骤中，搅拌所述碳油墨时，如果充分搅拌后，所述碳油墨粘度高于所需粘度，则向所述碳油墨中加入能降低所述碳油墨粘度的活性稀释剂，以使其粘度调至所需粘度。
5.如权利要求1所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，所述刮刀在所述网版上刮动时，其刮刀角度为45～60度夹角。
6.如权利要求1所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，所述开料步骤中，在将所述PCB板安装于所述丝印机上之前，还需对所述PCB板进行清洗处理。
7.如权利要求6所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，对所述PCB板进行清洗处理时，使用清洗液为1%硫酸。
8.如权利要求1所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，所述烘烤步骤中，烘烤温度为150～160摄氏度。
9.如权利要求8所述的碳油PCB板制作方法，其特征在于，所述烘烤步骤中，烘烤时间为15～60分钟。
10.一种碳油PCB板，其特征在于，所述碳油PCB板根据权利要求1-9任一项所述的碳油PCB板制作方法制得。
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