CN111970845A - 一种印刷电路板的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种印刷电路板的制备方法，步骤：设计印刷电路板的布线图，制作专用网板，并将网板固定在印刷机上；调制导电介质浆液，将导电介质浆液均匀涂布在网板上；印刷在基板上；烘烤；印刷阻焊剂；烘烤，得到单面板成品。本发明具有生产效率高、用人少、工艺简单易控制、自动化程度高、材料利用率高、环境友好的特点，制备的电路板稳定性高、耐磨性高、线路均匀，本方法应用广泛，可以用于单面板、双面板。也可用于多层电路板的加工制作，只需增加相关层压工序即可，其他为重复本方法的印刷过程。

Description

一种印刷电路板的制备方法

技术领域

本发明涉及印刷电路板制造技术领域，尤其涉及一种基于打印技术的印刷电路板的制备方法。

背景技术

印刷电路板(PCB：printed circuit board)是电子元器件电气连接的提供者。传统印制电路板的生产采用铜箔基板上光致成像后化学蚀刻工艺(简称减去法)，基本工序为基板处理-覆铜箔-压膜-曝光-显影-蚀刻-退膜-叠板-压合-钻孔-孔化-压膜-曝光-显影-镀铜锡-退膜-蚀刻-退锡-丝印-表面处理-产品包装等20多道工序，工艺过程繁琐，控制难度大、生产效率低下、劳动力需求大。尤其是蚀刻时去除大多数的金属铜，材料利用率低下的同时产生大量的含有铜的废水需要处理；镀铜锡时采用电镀工艺，生产过程中因为需要进行腐蚀性溶液腐蚀和清洗，造成了大量的金属材料的浪费和大量的废水排放，环境污染严重、能耗高，同时，在其生产过程中，相关操作工人的身心均遭到严重危害。

经查20世纪初，人们为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本等优点，于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。三十年间，不断有工程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。而最成功的是1925年，美国的Charles Ducas(查尔斯·杜卡斯)他用一种特殊的墨水通过模板(一种切割成板或纸的形状)印刷，可以像电线一样导电，从而在绝缘表面上直接创造出一条电路，再以电镀的方式，成功建立导体作配线，这种在绝缘的基板上印刷出线路图案的方法被称为“印刷线路”或“印刷电路”。但因为当时的电子零件发热量大，两者的基板也难以配合使用，以致未有正式的使用在电路板行业。

还有，现有专利号为201210101514.7的中国专利《一种印刷电路板及其制造方法》，包括：准备一基板；用丝网或钢网印刷工艺，将所述丝网置于所述基板上；采用括浆工艺，将金属浆均匀地括过所述丝网，使金属浆透过所述镂空点或镂空线，印刷在所述基板上；对经过括浆工艺的所述基板进行预烘干处理；对经过预烘干处理的所述基板进行烧制，使金属浆还原成金属图形层。这种制造方法是采用括浆工艺将金属浆均匀地括过丝网印刷在基板上，这种方法不需要腐蚀步骤，减少了环境污染，但烧制温度都比较高，能耗也随之上升，故成本升高，其中括浆工艺采用括刀完成，操作不是很方便，而且均匀性也不够良好，且金属浆为银浆或铜浆，具有一定的局限性。

还有，专利号为201811198459.1的中国专利《一种印刷电路板的制备方法》，包括以下步骤：a，选材，选取电路基板；b，制备复合银浆；c，电路板图制作；d，铜箔板的制作；e，电路基板图印；f，电路基板复印。该发明制备的印制电路板质量较高，但是步骤较复杂，需要经过四次复合银浆，丝网印制，经过高温与冷却处理、制作成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种工艺简单、质量好且成本低的印刷电路板的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种印刷电路板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)依据实际的产品技术要求，设计好相关印刷电路板的布线图，进而制作专用网板，并将网板固定在印刷机上；

2)调制导电介质浆液，将导电介质浆液均匀涂布在网板上；

3)接着将导电介质浆液直接印刷在基板上；

4)将印刷好的电路板转移至烘烤系统进行烘烤，使导电介质永久固定在电路板上；

5)在上述烘烤后的电路板上印刷阻焊剂；

6)然后将印刷好阻焊剂的电路板转移至烘烤系统进行烘烤，得到单面印刷线路板成品。

作为改进，所述步骤2)的导电介质浆液是以导电介质为主要材料，混合有机溶剂、水、辅料或其他化学成分，经过混匀调制后，得到具有一定粘度的混合介质浆液，其中的导电介质包括但不局限于铜、银、锡、金、钯、碳。

作为优选，所述步骤3)的基板包括但不局限于刚性基板和柔性基板，印刷具体过程为：调节好印刷角度和工艺方向，使得印刷均匀、到位。

进一步优选，所述刚性基板包括但不限于刚性覆铜薄板、复合材料基板和特殊基板。

再进一步优选，所述刚性覆铜薄板包括但不限于纸基板和玻璃布基板；所述复合材料基板包括但不限于CEM-1和CEM-3基板；所述特殊基板包括但不限于金属类基板、陶瓷类基板和热塑性基板。

进一步优选，所述纸基板包括但不限于阻燃类基板和非阻燃类其板；玻璃布基板包括但不限于G10、FR-4、G11、和FR-5基板。

进一步优选，所述柔性板包括但不限于聚酯薄膜基板、聚酰亚胺薄膜基板和氟化乙丙烯薄膜基板。

进一步，所述步骤4)的电路板转移至烘烤系统是通过人工、机械手、自动传送系统进行。

进一步，所述步骤5)印刷阻焊剂的具体过程为：

a、在另外一套印刷机上安装阻焊剂网板，也可以将之前装有网板的印刷取出，更换安装为阻焊剂网板；

b、在阻焊剂网板上均匀地涂布阻焊剂；

c、将半成品置于待印刷位置，然后实施印刷。

最后，所述步骤6)将电路板转移至烘烤系统是通过人工、机械手、自动传送系统进行，并制得双面板成品，也可进一步叠板、压合、冲孔、切割制得各种形式的多层电路板。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将导电介质浆液通过装有网板的印刷机、打印机直接在基板上进行印刷目标电路，经脱去多余溶剂后，相关导电介质永久性的附着在基板上，实现电路的印刷工艺，无需蚀刻、清洗，不仅大幅度提升工作效率，节约原材料、降低成本，还不会产生废水，大幅度减少环境破坏；采用刚性板、挠性板或玻璃板作为基板，产品尺寸稳定。本发明具有生产效率高、用人少、工艺简单易控制、自动化程度高、材料利用率高、环境友好等特点，制备的电路板稳定性高、耐磨性高、线路均匀，本方法应用广泛，可以用于单面板、双面板。也可用于多层电路板的加工制作，只需增加相关层压工序即可，其他为重复本方法的印刷过程。

附图说明

图1为本发明的印刷电路板制作方法的步骤流程图；

图2为传统印刷电路板制作方法的步骤流程图；

图3为本实施例制备的印刷电路板的导电层切片图；

图4为本实施例制备的印刷电路板的金属化孔热应力试验切片图；

图5为本实施例制备的印刷电路板的温度冲击试验切片图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，一种印刷电路板的制备方法，具体步骤如下：

1)依据实际的产品技术要求，设计好相关印刷电路板的布线图，进而制作专用网板，并将网板固定在印刷机上；

2)调制导电介质浆液，将导电介质浆液均匀涂布在网板上；

3)接着将导电介质浆液直接印刷在基板上；

4)将印刷好的电路板通过人工、机械手、自动传送系统等传送方式转移至烘烤系统进行烘烤，脱去多余溶剂，使导电介质永久固定在电路板上；

5)在上述烘烤后的电路板上印刷阻焊剂；

6)然后将印刷好阻焊剂的电路板通过人工、机械手、自动传送系统等传送方式转移至烘烤系统进行烘烤，得到单面板成品；

7)单面板成品可在另一面重复步骤1)～6)制得双面板成品，也可进一步叠板、压合、冲孔、切割等步骤制得各种形式的多层电路板。

其中，所述步骤2)的导电介质浆液是以导电介质为主要材料，混合有机溶剂、水、辅料或其他化学成分，经过混匀调制后，得到具有一定粘度的混合介质浆液，其中的导电介质包括但不局限于铜、银、金、钯、碳。

所述步骤3)的基板包括但不局限于刚性基板和柔性基板，印刷具体过程为：调节好印刷角度和工艺方向，使得印刷均匀、到位。

优选，所述刚性板包括但不限于刚性覆铜薄板、复合材料基板和特殊基板。

优选，所述刚性覆铜薄板包括但不限于纸基板和玻璃布基板；所述复合材料基板包括但不限于CEM-1和CEM-3基板；所述特殊基板包括但不限于金属类基板、陶瓷类基板和热塑性基板。

优选，所述纸基板包括但不限于阻燃类基板和非阻燃类其板；玻璃布基板包括但不限于G10、FR-4、G11、和FR-5基板。

优选，所述柔性板包括但不限于聚酯薄膜基板、聚酰亚胺薄膜基板和氟化乙丙烯薄膜基板。

进一步，所述步骤5)印刷阻焊剂的具体过程为：

a、在另外一套印刷机上安装阻焊剂网板，也可以将之前装有网板的印刷取出，更换安装为阻焊剂网板；

b、在阻焊剂网板上均匀地涂布阻焊剂；

c、将半成品置于待印刷位置，然后实施印刷。

图2为传统印刷电路板制作方法的步骤流程图；经比较可以看到传统的印制电路板的工艺较为繁琐，一般情况下需要配备大量的人力进行协助，即便如此，以100人的投入来计算，一个月的产量不足30000平米。而本发明，只需10人的投入1天的产量即可达到30000平米的生产量。相比，传统工艺效率提升近300倍的效率。

在传统的工艺过程中，大量的铜箔被强酸溶解，经显影后仅保留一小部分的铜线被固定在线路板上，这样的工艺不仅造成了大量的铜箔浪费，且形成了大量的废水。而本方法，可将目标线路直接印刷在基材上，多余的导电油墨则可重复利用，且不会产生废水。

结论：本发明的制备方法无需蚀刻、清洗，制作工艺更加简单方便、成本低，且环保。

下面对本实施例制得的印刷电路板通过进行性能试验作进一步说明：

一、切片分析

二、如图3所示，经检测阻焊剂附着力测试合格，测试后胶带未发现防焊漆,板面防

焊漆无松起或分离之现象，测试合格。

三、金属化孔热应力试验合格(如图4)

四、介质耐压性能测试

在测试过程中，绝缘介质或导体间距之间，未出现电弧、火光、闪络、击穿等情况，测试合格。

五、湿热绝缘电阻测试

测试后印刷电路板未出现起泡、分层等性能降低现象，暴露湿热后绝缘电阻均>500MΩ，测试合格。

六、温度冲击试验合格(如图5)

在试验前、第一个及最后一个热周期这三个时间点的测试电阻，试验前后电阻变化<10％；

切片分析，观察金属化孔内的互连无破坏，玻璃布基材无分层现象。

由此可以得出本发明制备的印刷电路板具有稳定性高、耐磨性高、线路均匀的特点。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种印刷电路板的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)依据实际的产品技术要求，设计好相关印刷电路板的布线图，进而制作专用网板，并将网板固定在印刷机上；

2)调制导电介质浆液，将导电介质浆液均匀涂布在网板上；

3)接着将导电介质浆液直接印刷在基板上；

4)将印刷好的电路板转移至烘烤系统进行烘烤，使导电介质永久固定在电路板上；

5)在上述烘烤后的电路板上印刷阻焊剂；

6)然后将印刷好阻焊剂的电路板转移至烘烤系统进行烘烤，得到单面板成品。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2)的导电介质浆液是以导电介质为主要材料，混合有机溶剂、水、辅料或其他化学成分，经过混匀调制后，得到具有一定粘度的混合介质浆液，其中的导电介质包括但不局限于铜、银、金、钯、碳。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的基板包括但不局限于刚性基板和柔性基板，印刷具体过程为：调节好印刷角度和工艺方向，使得印刷均匀、到位。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述刚性板包括但不限于刚性覆铜薄板、复合材料基板和特殊基板。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述刚性覆铜薄板包括但不限于纸基板和玻璃布基板；所述复合材料基板包括但不限于CEM-1和CEM-3基板；所述特殊基板包括但不限于金属类基板、陶瓷类基板和热塑性基板。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述纸基板包括但不限于阻燃类基板和非阻燃类其板；玻璃布基板包括但不限于G10、FR-4、G11、和FR-5基板。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述柔性板包括但不限于聚酯薄膜基板、聚酰亚胺薄膜基板和氟化乙丙烯薄膜基板。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)的电路板转移至烘烤系统是通过人工、机械手、自动传送系统进行。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5)印刷阻焊剂的具体过程为：

a、在另外一套印刷机上安装阻焊剂网板，也可以将之前装有网板的印刷取出，更换安装为阻焊剂网板；

b、在阻焊剂网板上均匀地涂布阻焊剂；

c、将半成品置于待印刷位置，然后实施印刷。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)将电路板转移至烘烤系统是通过人工、机械手、自动传送系统进行，并制得单面板成品，可在另一面重复步骤1)～6)制得双面板成品，也可进一步叠板、压合、冲孔、切割制得各种形式的多层电路板。

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