加法增材制造工艺问题解答
发布日期:
2023-07-04

浏览次数:

1.传统PCB的工艺流程和百柔的加法制造工艺技术的差异性在哪里?

答:如下图1所示,传统的PCB制作流程比较长,采用的是传统的减法制造工艺。PCB的基础材料是覆铜板,就是玻璃纤维和树脂的两面都是压上铜箔,铜箔上面通过覆盖对某种光源感光的膜材以后,感光膜材和光源之间有电路图形的菲林,通过曝光的方式,把光源照射在感光膜材上,有部分光源由于菲林上有图形而未能照射在感光膜材,导致该部分的膜材不发生反应,这不发生反应膜材以及它下面的铜箔在强酸强碱的蚀刻液中不被蚀刻掉,从而形成了与菲林图形一致的铜线路。而光源透过了菲林没有线路图形部分的光线照射到了膜材,导致这些受光的膜材发生反应和质变,这些受光膜材及其下面的铜箔在强酸强碱的蚀刻液中被蚀刻掉了,漏出了半固化片。该过程是形成电路图形的关键,即盖膜、曝光、显影、退膜几个流程,产生大量的铜液废弃物和大量的水洗。这个工艺需要投入的设备和制程比较长。

加法增材制造工艺问题解答

图1 印制电路板的生产流程图

如下图2所示,百柔加法制造采取的是直接把导电金属浆料通过丝网的方式把电路图形直接在能耐高温的基材(玻璃或陶瓷)上印刷,然后通过高温烧结的方式使得这些导电浆料固化下来,在基材上形成了和电路板一样的导电铜线。不需要通过盖膜、曝光、显影、退膜几个减法流程,所有金属浆料都100%印刷到基材上形成线路,材料利用率最高,没有残留,不需要大量水清洗,没有电镀没有蚀刻,因此设备投资和生产周期大大缩短。是一种高效的绿色制造的环保工艺。目前百柔的加法制造由于金属浆料需要再高温下烧结才能形成导电图案,因此基材必须是 能耐高温的无机基材,例如陶瓷和玻璃。

加法增材制造工艺问题解答

                                                   图2 加法增材制造工艺流程图

而且传统PCB的工艺流程由于设备和化学药水蚀刻的物理极限,能够实现的线宽线距有限,百柔的加法制造工艺可以采用丝印、压印,填印三种方式,可以制作比传统PCB的工艺更加细微的线路和线路间距。

2.通过3D打印技术实现字符打印和防焊工艺对比传统工艺的优势在哪里?

答:传统的字符或防焊印刷工艺需要制作丝印网版,字符油墨通过网版上的网眼渗透到下面PCB,然后通过烘干使得字符固化下来。网版在制作和清洗过程中会产生大量有机废液。传统的防焊如果采用LDI(雷射直接成像)工艺,在整版PCB上涂覆感光防焊油墨以后通过激光在需要保留防焊油墨的地方进行照射,这些被激光照射的油墨发生了质变,在蚀刻液中保留了下来成为防焊层,哪些没有被激光照射的感光防焊油墨在强酸中被蚀刻掉。该过程会产生大量的油墨有机污染物和大量用水,同时需要对富含有机污染物水体进行净化处理。对环境造成压力,同时增加了LDI(雷射直接成像)设备的投资和占用了生产空间。在PCB传统制程中,阻焊工序需要曝光、显影、退掉没有被感光的多余油墨等繁琐的湿流程工序,而且产生的工业污水中含有的有机物和溶剂会造成对人体健康与环境安全带来风险;需要特别的处理和净化,尤其是传统针对厚铜(电源类变压用的PCB)的防焊工艺流程更长,由于厚铜板的防焊油墨厚度很厚,需要通过丝印曝光显影2~3次才能实现厚铜板的阻焊,这种通过减法方法实现的阻焊给板厂的污水处理和交期带来挑战和环境不利影响。而且传统的阻焊工序整个流程实现需要多台设备,设备投资大,占地空间也大,消耗时间、电力和人力。

百柔采用的是3D喷墨打印技术实现字符打印和防焊,类似打印机打印文字和图案的方式 ,在PCB表面需要印刷防焊油墨的地方,直接通过喷嘴把油墨墨滴喷上,这个过程不需要额外增加丝印网版,因此也就不会增加网版这一辅助工具的成本,同时也避免了网版在制作和清洗过程中会产生大量有机废液。3D喷墨打印字符和防焊属于加法工艺,就是有需要的地方才会喷涂油墨,和传统工艺比较,不会导致大量油墨需要蚀刻清洗污染水体。这样可以节省材料成本、减少了流程,因此也减少了工艺成本,由于没有清洗网版处理,因此没有水处理的成本。银河娱乐澳门娱乐网站自行研发3D喷墨打印技术,可以克服以上难题,利用加成法工艺,数字化喷印,实现了无接触,速度快且提高了材料利用率,打印精确,减少废弃物的排放等环境友好型的制程方式,而且可以通过选择性打印,在线路等必要的位置可选择喷印更多阻焊油墨,通过控制油墨墨滴的直径,灵活地选择打印区域和厚度。

这种通过加法油墨加工方式节省生产成本和简化工艺流程,喷墨技术还可以以避免油墨入孔等品质异常,喷印更加细微的线路,喷印设备和油墨遵循打印机中加载的PCB设计数字化信息,将油墨精准打印在所需位置上。如下图3,以一个月3万平米PCB产出对比丝印工艺与喷墨工艺的成本,总体阻焊的喷墨低于传统的丝印工艺

加法增材制造工艺问题解答

3 传统丝印工艺与喷墨工艺对比

 加法制造的工艺革命是PCB行业走向智能制造和绿色制造的必然之路。百柔的油墨3D打印喷涂技术有效减少了烘烤、曝光、显影等工序,减少了人工、减少了废水、废气、废弃物,减少了辅助材料的使用,减少了用电和设备损耗,是加法制造的一次成功的应用。

3. 从目前百柔的产品介绍来看,丝印技术和喷墨打印技术都可以实现加法制造,那二者之间有什么优缺点么?

答:3D喷墨打印技术属于绿色环保的加法制造工艺,属于增材制造范畴。同时可以实现连线生产和智能化管理。对于企业提高管理运营效率和缩短交付时间有重要的贡献。对于设备投入和人工投入少,和传统的丝印工艺比较,废弃物、污染物大大减少。喷墨打印可以根据设计图纸的要求到指定的电路板区域实现喷涂后预固化直接形成防焊油墨或字符。

打印方式灵活,既可以胜任多品种小批量的模式,也可以胜任单个料号图形需要多次喷墨的生产需求。尤其在厚铜板方面防焊打印效率完胜传统的丝印技术。

字符和防焊丝印技术是传统的工艺,该工艺比较成熟,但是由于需要制作丝印网版,会增加网版的成本,同时网版的清洗需要大量用水和造成水体污染。而且不同的电路图形必须制作不同的网版来用于生产,丝印工艺不能和上下游的设备连线生产,必须人工上线来操作,工序操作时间比较长,不利于效率的提升。丝印技术优点是工艺成熟度高,良品率比较高,适合与单个图形需要大量印刷字符和防焊的生产需求,但是对于多品种小批量的生产需求则效率明显比不上3D喷墨打印。