CN104582283A

CN104582283A - 选择性烧结印刷电路工艺

Info

Publication number: CN104582283A
Application number: CN201410845752.8A
Authority: CN
Inventors: 林顺镇
Original assignee: Xiamen Pingda Trading Co Ltd
Current assignee: Xiamen Pingda Trading Co Ltd
Priority date: 2014-12-31
Filing date: 2014-12-31
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开一种选择性烧结印刷电路工艺。选择非导电材料制作基材；将导电油墨通过印刷工艺覆盖在基材表面；将覆盖导电油墨后的基材放置，使导电油墨干燥而除去导电油墨中的溶剂；或者，将覆盖导电油墨后的基材置于烤炉中烘烤，烘烤温度低于基材的软化温度或变性温度，而除去导电油墨中的溶剂；对干燥或低温烘烤过的基材通过感应加热设备进行感应加热，即，将干燥或低温烘烤后的基材放置在感应线圈的附近，根据基材、导电油墨的材质选择特定频率的电感应炉，调整功率和设定加热时间并加热；加热完成，得到印刷电路产品。本发明实现对打印电路进行选择性加热，只加热导电材料，不对非导电基材进行加热，从而实现对打印电路进行高温烧结，获得较佳的导电率。

Description

选择性烧结印刷电路工艺

技术领域

本发明涉及一种印刷烧结工艺，特别涉及一种选择性烧结印刷电路工艺。

背景技术

印刷电路是把导体图形用印制手段蚀刻或感光在一块绝缘基板上，是使电子元件互相连接的一种电子电路。它已经可以使用自动绘图仪迅速地把导体图形直接描绘在玻璃版上制版，然后印刷出来。印刷电路使电子设备的批量生产变得简单易行，使电子设备性能一致，质量稳定，结构紧凑。如果没有印刷电路工艺，50年代以来的电子设备就不可能取得这样大的进展。

现有技术中，印刷电路加工制作时，是将导电浆料打印在树脂基材上，然后使用烤炉烘烤烧结工件，让溶剂挥发，并让导电金属颗粒有一定程度的烧结，制成印刷电路产品。

工业上通常采用的金属导电油墨是由导电材料（金、银、铜和石墨或碳）分散在连结料和溶剂中而制成的糊状油墨（即导电浆料），具有一定程度的导电性质。根据导电性填料的不同，可以分为金系导电墨、银系导电墨、铜系导电墨、碳系导电墨等。由于金属导电油墨中的金属颗粒包裹有机物，而且堆积不够紧密，仅仅印刷完成后的导电线路的导电性能不佳，因此需要在一定温度下使金属颗粒烧结，形成连续的金属膜来提高导电线路的导电性能。

目前打印电路越来越多应用在常用工程塑料上面，如聚碳酸酯和PET等。由于工程塑料本身的软化点及熔化温度不高，如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）软化温度在80～100℃，使得烘烤的温度不能高于软化温度。而目前最好的导电金属材料为银与铜，这两种导电材料粉末烧结需要较高的烧结温度（大于400℃）才能获得较好的导电性能，也使得打印在工程塑料上的低温烧结电路在导电性能上不佳。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种选择性烧结印刷电路工艺，可实现对打印电路进行选择性加热，只加热金属材料，不对非导电基材进行加热，从而实现对打印电路进行高温烧结，获得较佳的导电率。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种选择性烧结印刷电路工艺，其步骤是：

第一步，选择非导电材料制作基材；

第二步，将导电油墨通过印刷工艺覆盖在基材表面；

第三步，将覆盖导电油墨后的基材放置，使导电油墨干燥而除去导电油墨中的溶剂，形成导电层；

或者，将覆盖导电油墨后的基材置于烤炉中烘烤，烘烤温度低于基材的软化温度或变性温度，而除去导电油墨中的溶剂，形成导电层；

第四步，对干燥或低温烘烤过的基材通过感应加热设备进行感应加热，即，将干燥或低温烘烤后的基材放置在感应线圈的附近，基材离感应线圈导线距离小于等于10cm，根据基材、导电油墨的材质选择特定频率的电感应炉，调整功率和设定加热时间并加热；

第五步，加热完成，取出基材，得到印刷电路产品。

所述的第一步，选择非导电材料通过注塑，压延，挤出，粉末烧结或机加工方式制作一定形状的基材，非导电材料可以是高分子、玻璃、陶瓷和生物材料中的一种或二种以上混合物。

所述的第二步，导电油墨通过丝网印刷、移印、喷印、凹版印刷、凸版印刷、热转印、点胶或刷涂覆盖在基材表面。

所述的第四步，对于厚度在100微米以上的导电层，以及铁基、钴基或镍基金属的导电层，采用20KHz以上频率加热，对于厚度在100微米以下的导电层，以及除铁基、钴基或镍基金属以外的其它金属材料导电层，采用500KHz以上频率加热，电源加热功率20～3000W，加热时间0.5～1000S。

所述的第四步，感应加热设备为高频与甚高频感应器。

采用上述方案后，本发明可以实现对打印电路进行选择性加热，只加热金属材料，不对非导电基材进行加热，解决了现有印刷电路制作中，金属导电线路烧结时非导体基材变形的问题，从而实现对打印电路进行高温烧结。本发明烧结之后的电路导电性能提升3倍以上，获得极大的导电率，线路环境可靠性更高。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明揭示的一种选择性烧结印刷电路工艺流程图。

第一步，选择非导电材料通过注塑，压延，挤出，粉末烧结或机加工方式制作一定形状的基材，非导电材料可以是高分子、玻璃、陶瓷和生物材料中的一种或二种以上混合物。

第二步，将导电油墨通过丝网印刷、移印、喷印、凹版印刷、凸版印刷、热转印、点胶或刷涂覆盖在基材表面。

第三步，将覆盖导电油墨后的基材放置，使导电油墨干燥而除去导电油墨中的溶剂，形成导电层；或者，将覆盖导电油墨后的基材置于烤炉中烘烤，烘烤温度低于基材的软化温度或变性温度，而除去导电油墨中的溶剂，形成导电层。

第四步，对干燥或低温烘烤过的基材通过感应加热设备（高频与甚高频感应器）进行感应加热，即，将干燥或低温烘烤后的基材放置在感应线圈的附近，基材离感应线圈导线距离小于等于10cm。

根据基材、导电油墨的材质选择特定频率的电感应炉，调整和设定加热时间并加热。对于厚度在100微米以上的导电层，以及铁基、钴基或镍基金属的导电层，采用20KHz以上频率加热，对于厚度在100微米以下的导电层，以及除铁基、钴基或镍基金属以外的其它金属材料导电层，采用500KHz以上频率加热，电源加热功率20～3000W，加热时间0.5～1000S。

感应加热选择性加热工作原理是：感应线圈中交变电流会产生交变磁场。附着于基材表面的导电线路则会在交变的电磁场中产生感应电流，并进而由电产生焦耳热（即导体焦耳定律Q = I2Rt），由此产生的热量使得导电线路部分的温度迅速升高；由于非导体基材与导电油墨的材质性质不同，非导电基材因其绝缘特性，基材不会受到交变磁场的干扰和作用；因而同时置于感应线圈中，基材部分的温度几乎不变。

第五步，加热完成，取出基材，得到印刷电路产品。

以下是本发明的一个实施例。

实例1，

当基材为塑胶时，在塑胶表面移印含有Ag的导电油墨形成线路，首先对其预热：

油墨材质	基材材质	加热时间	烧结温度/烤炉温度
				导电银油墨	尼龙	30min	60℃
导电银油墨	聚碳酸酯	3Hour	常温

预热后、通过感应加热烧结：

油墨材质	油墨厚度	电感应炉频率/功率	加热时间	导电层最高温度
					导电银油墨	8微米	13.65MHZ/100W	10S	450℃
导电银油墨	6微米	13.65MHz/80W	15S	500℃

烧结完成后，基材外观与尺寸未发生变化。对于PC基材，烧结后的金属膜层导电率为120℃下烧结一小时的导电率的3～6倍，对于部分高温尼龙底材，用选择性烧结后金属膜层的导电率为190℃下烧结导电率的2～3倍。感应烧结后导电膜层耐磨性比普通烤炉加热样品提升4～5倍。

实例二，

当基材为木材，在基材表面涂刷一层导电镍油墨，油墨厚度30～40微米。

对样品进行预热，条件80℃，20min。

预热后，对样品在2M Hz下进行感应加热，功率800W，加热30S。导电层瞬间最高温度450℃。

烧结完成后，基材外观与尺寸未发生变化，导电率为150℃下烧结1小时样品的4～5倍。

实例三，

取鸡蛋壳为基材，使用注射器点胶在鸡蛋壳印上导电铜线路，油墨厚度10～20微米。

让样品自然干燥1小时。

对样品在13.65MHz下，1000W，加热5S.导电层瞬间最高温度500℃.

烧结完成后，蛋壳内膜未观测到有烧损。线路导通。电导率与150度下烧结1小时相当。但避免了对局部有机体的烧损。适用生物体传感监测。

Claims

1.一种选择性烧结印刷电路工艺，其特征在于步骤是：

第一步，选择非导电材料制作基材；

第二步，将导电油墨通过印刷工艺覆盖在基材表面；

第五步，加热完成，取出基材，得到印刷电路产品。

2.如权利要求1所述的一种选择性烧结印刷电路工艺，其特征在于：第一步，选择非导电材料通过注塑，压延，挤出，粉末烧结或机加工方式制作基材，非导电材料是高分子、玻璃、陶瓷和生物材料中的一种或二种以上混合物。

3.如权利要求1所述的一种选择性烧结印刷电路工艺，其特征在于：第二步，导电油墨通过丝网印刷、移印、喷印、凹版印刷、凸版印刷、热转印、点胶或刷涂覆盖在基材表面。

4.如权利要求1所述的一种选择性烧结印刷电路工艺，其特征在于：第四步，对于厚度在100微米以上的导电层，以及铁基、钴基或镍基金属的导电层，采用20KHz以上频率加热，对于厚度在100微米以下的导电层，以及除铁基、钴基或镍基金属以外的其它金属材料导电层，采用500KHz以上频率加热，电源加热功率20～3000W，加热时间0.5～1000S。

5.如权利要求1所述的一种选择性烧结印刷电路工艺，其特征在于：第四步，感应加热设备为高频与甚高频感应器。