CN105682346A - 高导通透明玻璃基电路板制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,首先印刷导电浆料,然后经过烧结、熔合、二次覆盖形成带有电路层的玻璃板,最后利用回流焊技术将元件焊接。本发明的一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺能够实现高导通透明玻璃基电路板的制成,制成的高导通透明玻璃基电路板透光率超过90%,具有超导电能力,导电阻抗低于5×10-8Ω,制成的高导通透明玻璃基电路板无介质结合,使电路层在大功率应用时具有良好的导热能力,并且电路层与玻璃板分子紧密熔合,可进行SMD电子元件贴片且元件不易剥落。
Description
技术领域
本发明涉及一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,属于电子器件制作领域。
背景技术
电子产业作为国民支柱行业,近年来的发展日新月异,特别是以轻、薄、短、小为发展趋势的终端产品,对其基础产业——印制线路板行业,提出了高密度、小体积、高导电性等更高要求。线路板技术在这种背景下迅速发展壮大,而各个弱电领域的行业,如电脑及周边辅助系统、医疗器械、手机、数码(摄)像机、通讯器材、精密仪器、航空航天等,都对印制线路板的工艺及品质提出了许多具体而明确的技术规范。
传统的玻璃基电路板利用镀膜蚀刻工艺或低温银浆工艺制作。镀膜蚀刻工艺是在玻璃板表面镀一层导电浆,用蚀刻法制作电路,这种玻璃基电路板的电子线路通过粘合剂与玻璃板结合,由于玻璃分子除了与氟元素以外的任何元素都无法发生化学反应,所以这种镀膜工艺基本是一种喷涂工艺,是混合了导电金属颗粒的有机材料粘接过程,粘合剂使导电浆的纯度下降,使导电能力非常差,最好的材料也只有1×10-4Ω,难以焊接电子元件,也很难实现功能电路。而低温银浆工艺是在玻璃板表面丝印低温银浆电路,通过在200℃以内的烘烤固化方法实现,此方法由于银浆中还含有大量的有机粘接材料而无法达到高导能力,其导电能力只能达到3×10-5Ω,电子元件依然难以焊接,附着力差。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提供了一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,能够实现高导通透明玻璃基电路板的制成,制成的高导通透明玻璃基电路板透光率超过90%,具有超导电能力,导电阻抗低于5×10-8Ω,制成的高导通透明玻璃基电路板无介质结合,使电路层在大功率应用时具有良好的导热能力,并且电路层与玻璃板分子紧密熔合,可进行SMD电子元件贴片且元件不易剥落。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是:提供了一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,包括以下步骤:
(1)将导电浆料印刷在玻璃板的空气面;所述导电浆料由质量比为65~75:3:5~10:10~20:1~3的导电粉、低温玻璃粉、乙基纤维素、松油醇以及顺丁烯二酸二丁酯组成,其中导电粉为石墨烯粉或者金属粉与石墨烯粉的混合物;若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则石墨烯粉占导电浆料的质量百分比为2‰~5%;
(2)将覆盖有导电浆料的玻璃板在120~150℃的温度下烘烤100~200秒;
(3)将玻璃板置于550~600℃温度环境中300~360秒,然后置于710~730℃温度环境中维持120~220秒,最后冷却至常温,则此时导电浆料形成导电线路分布于玻璃板的表面且与玻璃板熔融,导电线路成为玻璃板的一部分。
步骤(1)所述的混合金属颗粒均为立方体或不规则多面体。
步骤(1)所述的金属粉为金、银和铜中的一种或一种以上混合金属颗粒,颗粒粒度为300目以上。
步骤(1)所述的将导电浆料印刷在玻璃板的空气面,采用打印移印技术、凹凸版印刷技术、丝网印刷技术、热转印技术和点胶式刷图技术中的一种。
步骤(1)所述的将导电浆料印刷在玻璃板的空气面,采用丝网印刷技术,网板材质采用聚酯,网板目数为250,网版张力为23N,拉网角度为22.5度,乳胶厚度为10±2μm。
步骤(3)中,对于不同厚度的玻璃板处理时间不同:若玻璃板厚度为5mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中360秒,然后置于710~730℃温度环境中维持120秒;若玻璃板厚度为6mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中340秒,然后置于710~730℃温度环境中维持140秒;若玻璃板厚度为8mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中320秒,然后置于710~730℃温度环境中维持180秒;若玻璃板厚度为10mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中300秒,然后置于710~730℃温度环境中维持220秒。
步骤(3)中以30s内降温至常温的速率进行冷却以对玻璃板进行钢化。
若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则在熔融完成后,利用丝网印刷技术将无色PCB有机阻焊漆在电路层上进行二次覆盖,使电路层中除去待焊接元件的焊盘以外的部分全部被PCB有机阻焊漆覆盖。
熔融完成后或二次覆盖处理后,利用回流焊技术将元件与焊盘焊接,焊接时元件位于玻璃板的空气面,热风位于玻璃板的锡面一侧进行加热。
本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于:
(1)本发明的导电浆料经过特殊配比,其中可以包含导电金属,也可以仅通过石墨烯粉导电,导电浆料与玻璃板经过步骤(2)的烘烤和步骤(3)的熔融过程中,玻璃在500℃时开始软化,550℃时玻璃表面分子已开始处于活跃状态,此时导电浆料中的松油醇及顺丁烯二酸二丁酯都在高温下挥发,低温玻璃粉已经融化并带着导电粉与玻璃表面处于活跃状态的玻璃分子进行熔合——这一过程中温度低于550℃则玻璃分子还不活跃,若高于600℃则玻璃板易炸裂——通过五六分钟左右的熔合后进入720℃左右高温熔合,此时导电粉分子也开始活跃,并与更加活跃的玻璃分子进行深入熔合,此过程需2至4分钟完成——这一阶段中温度不宜低于710℃或高于730℃以防止最终玻璃变形过度——此时玻璃表面已与导电粉的分子充分熔合成为一体,这种熔合是分子级的,与传统工艺中利用粘合剂相比具有更强的结合力,并且玻璃表面与电路层表面能够成为一个整体,使整个玻璃基电路板光滑,适用于多种应用场合;
(2)本发明的导电浆料中若含有金属颗粒,则金属颗粒可以加工打磨为球形、立方体或不规则多面体,其中加工为立方体后颗粒排列整齐,尤其有利于导电性;当导电浆料中含有金属颗粒时,石墨烯虽然含量少,仅占导电浆料的质量百分比为2‰~5%,但其分子排列极其致密,质量轻,能够浮于金属分子表面,由于其比金属耐磨且导电率高,因此最终形成的导电线路仍能保证其高导通率;石墨烯几乎是完全透明的,其透光率能达到97.7%,所以制作出来的玻璃基电路板能保证高透光率;当导电粉仅为石墨烯粉时,导通率和透光率更高;
(3)本发明导电浆料的组分及配比设计、步骤(2)烧结的温度和时间的设计、以及步骤(3)熔合温度和时间的设计,均将后期是否对玻璃进行钢化考虑在内,将钢化和导电浆的熔融工艺合二为一,无论是否对玻璃进行钢化,上述设计均能够使制作而成的高导通透明玻璃基电路板具有高导电性能、高透明度、高结合力;
(4)本发明在步骤(3)熔合过程之后可以进行钢化过程,玻璃在高温时迅速冷却能够使玻璃钢化,快速冷却使融合在一起的导电粉与玻璃分子产生负张力而结合更加牢固,钢化的过程可使有隐伤的玻璃破裂,使优质的玻璃完好,提高成品的品质,同时让玻璃基电路板更结实;
(5)本发明若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则在熔融完成后,进行二次覆盖,可以对电路层进行保护,防止金属表面氧化;传统的工艺都是材料表面的覆盖工艺,或粘接工艺(包括烧结、镀膜等),本发明的二次覆盖使材料与材料结合,分子间互相渗透,因此实现了两种材料无法剥落,结合牢固,二次覆盖后预留的焊盘可以用于后期焊接电子元件;
(6)本发明利用回流焊技术将元件与焊盘焊接时,可以让元件位于玻璃板的空气面,热风位于玻璃板的锡面一侧进行加热,由于玻璃是绝缘材料中导热与耐热综合能力非常好的材料,可避免热风直接吹在元件表面而对元件造成伤害;
(7)利用本发明提供的一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,能够实现高导通透明玻璃基电路板的制成,制成的高导通透明玻璃基电路板透光率超过90%,具有超导电能力,导电阻抗低于5×10-8Ω,制成的高导通透明玻璃基电路板无介质结合,使电路层在大功率应用时具有良好的导热能力,并且电路层与玻璃板分子紧密熔合,可进行SMD电子元件贴片且元件不易剥落。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,包括以下步骤:
(1)将导电浆料印刷在玻璃板的空气面;所述导电浆料由质量比为65~75:3:5~10:10~20:1~3的导电粉、低温玻璃粉、乙基纤维素、松油醇以及顺丁烯二酸二丁酯组成,其中导电粉为石墨烯粉或者金属粉与石墨烯粉的混合物;若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则石墨烯粉占导电浆料的质量百分比为2‰~5%;
(2)将覆盖有导电浆料的玻璃板在120~150℃的温度下烘烤100~200秒;
(3)将玻璃板置于550~600℃温度环境中300~360秒,然后置于710~730℃温度环境中维持120~220秒,最后冷却至常温,则此时导电浆料形成导电线路分布于玻璃板的表面且与玻璃板熔融,导电线路成为玻璃板的一部分。
步骤(1)所述的混合金属颗粒均为立方体或不规则多面体。
步骤(1)所述的金属粉为金、银和铜中的一种或一种以上混合金属颗粒,颗粒粒度为300目以上。
步骤(1)所述的将导电浆料印刷在玻璃板的空气面,采用打印移印技术、凹凸版印刷技术、丝网印刷技术、热转印技术和点胶式刷图技术中的一种。
步骤(1)所述的将导电浆料印刷在玻璃板的空气面,采用丝网印刷技术,网板材质采用聚酯,网板目数为250,网版张力为23N,拉网角度为22.5度,乳胶厚度为10±2μm。
步骤(3)中,对于不同厚度的玻璃板处理时间不同:若玻璃板厚度为5mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中360秒,然后置于710~730℃温度环境中维持120秒;若玻璃板厚度为6mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中340秒,然后置于710~730℃温度环境中维持140秒;若玻璃板厚度为8mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中320秒,然后置于710~730℃温度环境中维持180秒;若玻璃板厚度为10mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中300秒,然后置于710~730℃温度环境中维持220秒。
步骤(3)中以30s内降温至常温的速率进行冷却以对玻璃板进行钢化。
若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则在熔融完成后,利用丝网印刷技术将无色PCB有机阻焊漆在电路层上进行二次覆盖,使电路层中除去待焊接元件的焊盘以外的部分全部被PCB有机阻焊漆覆盖。
熔融完成后或二次覆盖处理后,利用回流焊技术将元件与焊盘焊接,焊接时元件位于玻璃板的空气面,热风位于玻璃板的锡面一侧进行加热。
本发明提供的一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,能够实现高导通透明玻璃基电路板的制成,制成的高导通透明玻璃基电路板透光率超过90%,具有超导电能力,导电阻抗低于5×10-8Ω,制成的高导通透明玻璃基电路板中导电线路和玻璃板无介质结合,使电路层在大功率应用时具有良好的导热能力,并且电路层与玻璃板分子紧密熔合,可进行SMD电子元件贴片且元件不易剥落。
Claims (9)
1.一种高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于包括以下步骤:
(1)将导电浆料印刷在玻璃板的空气面;所述导电浆料由质量比为65~75:3:5~10:10~20:1~3的导电粉、低温玻璃粉、乙基纤维素、松油醇以及顺丁烯二酸二丁酯组成,其中导电粉为石墨烯粉或者金属粉与石墨烯粉的混合物;若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则石墨烯粉占导电浆料的质量百分比为2‰~5%;
(2)将覆盖有导电浆料的玻璃板在120~150℃的温度下烘烤100~200秒;
(3)将玻璃板置于550~600℃温度环境中300~360秒,然后置于710~730℃温度环境中维持120~220秒,最后冷却至常温,则此时导电浆料形成导电线路分布于玻璃板的表面且与玻璃板熔融,导电线路成为玻璃板的一部分。
2.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:步骤(1)所述的混合金属颗粒均为立方体或不规则多面体。
3.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:步骤(1)所述的金属粉为金、银和铜中的一种或一种以上混合金属颗粒,颗粒粒度为300目以上。
4.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:步骤(1)所述的将导电浆料印刷在玻璃板的空气面,采用打印移印技术、凹凸版印刷技术、丝网印刷技术、热转印技术和点胶式刷图技术中的一种。
5.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:步骤(1)所述的将导电浆料印刷在玻璃板的空气面,采用丝网印刷技术,网板材质采用聚酯,网板目数为250,网版张力为23N,拉网角度为22.5度,乳胶厚度为10±2μm。
6.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:步骤(3)中,对于不同厚度的玻璃板处理时间不同:若玻璃板厚度为5mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中360秒,然后置于710~730℃温度环境中维持120秒;若玻璃板厚度为6mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中340秒,然后置于710~730℃温度环境中维持140秒;若玻璃板厚度为8mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中320秒,然后置于710~730℃温度环境中维持180秒;若玻璃板厚度为10mm,则将玻璃板置于550~600℃温度环境中300秒,然后置于710~730℃温度环境中维持220秒。
7.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:步骤(3)中以30s内降温至常温的速率进行冷却以对玻璃板进行钢化。
8.根据权利要求1所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:若导电粉为金属粉与石墨烯粉的混合物,则在熔融完成后,利用丝网印刷技术将无色PCB有机阻焊漆在电路层上进行二次覆盖,使电路层中除去待焊接元件的焊盘以外的部分全部被PCB有机阻焊漆覆盖。
9.根据权利要求1或8所述的高导通透明玻璃基电路板制作工艺,其特征在于:熔融完成后或二次覆盖处理后,利用回流焊技术将元件与焊盘焊接,焊接时元件位于玻璃板的空气面,热风位于玻璃板的锡面一侧进行加热。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liu Lianjia Inventor after: Gai Qingliang Inventor after: You Xiaojiang Inventor before: You Xiaojiang |
|
COR | Change of bibliographic data | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160615 |