丝网印刷在电子领域的应用

2015-03-20张纪娟赵高杰

网印工业 2015年11期

文张纪娟赵高杰

丝网印刷在电子领域的应用

文张纪娟赵高杰

作为四大印刷方法之一，丝网印刷具有设备简单、操作方便、成本低廉、制版简易以及承印物广泛等特点。因具有众多优点，丝网印刷很早便被应用于电路板、薄膜开关、超薄电池、智能标签、电子荧光显示器等电子元件的印刷。本文针对丝网印刷在电子领域中的应用展开介绍，并对丝网印刷在电子领域的应用前景进行了展望。

同印刷其他产品一样，丝网印刷在对电子产品进行印刷时的印刷原理也是通过刮压将浆料透过网版图文部分的网孔从而转移到电子元件的表面。由于操作过程简便且适用性强，丝网印刷往往适用于多种加工工艺，如实地印刷、形成图形、透孔印刷、填孔印刷、填沟印刷、微小点印刷、层叠印刷、转印印刷等，因此适合于各类电子元件的印刷。下面将对丝网印刷所适用的几种加工工艺及其在各种电子元件中的应用展开详细介绍。

丝网印刷的适用工艺

丝网印刷中，在使用同一台印刷设备时，可以通过改变网版尺寸、刮墨刀尺寸以及工作台夹具和浆料等来进行不同丝网印刷工艺方式的加工，下面将对丝网印刷的其中几种适用工艺进行简要介绍。

实地印刷

实地印刷需要墨层厚度均匀，因此要保证刮墨刀在进行刮压时所施加的压力均等，使浆料能够以均等厚度涂布至承印物表面。在印刷面积内的印版厚度参差2%左右的范围内，刮墨刀的压力恰当的施加到基板上时，印刷出来的墨层厚度的误差约为3%-5%。根据版膜的不同，墨层的厚度可以在3μm-120μm变化。

填孔印刷

填孔印刷是指用绝缘浆料或导电浆料对基板的孔进行彻底的填充，此种印刷方式对于制作薄膜基板双面电路使用的场合是必不可少的。除此之外还需注意，在印刷完成后需要对基板进行热处理并将印刷部位进行研磨，这样基板孔的上面才可以作为电路进行有效的利用。

填沟印刷

填沟印刷可以说是等离子显示板所具有的有特色的印刷工艺。等离子显示板的隔板间的宽度为250μm，沟深约为100μm，丝网印刷所起的作用是将荧光体以15μm的厚度均等的涂步在隔板和沟底的表面。具体操作是：在进行印刷时，用预先斜磨好的刮墨刀以作用角度为20°进行实际印刷，在填充力的作用下使荧光体浆料填满等离子显示板的沟部，干燥后荧光粉末便会以均匀的厚度涂布在沟的底部和侧面。

转印印刷

一般来说，丝网印刷中刮墨刀与承印材料之间的理想角度在45°，此时印刷出来的产品效果较为理想。而用实地网版对承印物的凸起部位或者开孔的承印物的平坦部位进行印刷时，则需要改变刮墨刀与承印材料之间的角度。此时，两者之间的角度要调节为70°，这样可以保证只是对网版和承印物所接触到的部分进行印刷。其印刷原理在于加大刮墨刀与承印物之间的角度时使得填充力变小，因而浆料无法填充到凹槽的部位从而实现了对凸起部位的印刷。

丝网印刷在电子领域中的应用

印刷线路板（PCB）

PCB带有电阻器、电容和晶体管等驱动或传动部件，是电视机、电话或计算机等电子产品的重要组成部件。目前，最普遍的PCB生产技术是网版印刷和照相平印，实际进行印刷时主要根据数量和成本进行两项技术的选用。由于照相平印的成本较高，因此在印刷数量有限的电子元件时，宜使用照相平印进行印制，网版印刷则适用于数量较大的电子元件的印刷。除此之外，线条和间隙太细的图文印刷适合选用照相平印。

通常印刷线路板的双面覆盖有铜层，厚度约为30μm-60μm，即为双面电路板。双面电路板中，电板上的钻孔连接两面电路，钻孔中的导电性银墨实现两面之间的接触。丝网印刷所起的作用便是将导电性银墨印刷到钻孔中，此种丝网印刷方式又称为透孔网印。

太阳能电池

由于太阳能具有可再生、无污染性，因此具有较好的能源发展潜力，目前已有众多公司投入到太阳能电池的生产和研发。硅太阳能电池是能够吸收太阳光辐射并将太阳光转化为电能的半导体电子器件，广泛应用于发电及照明系统。硅太阳能电池的生产过程中极为关键的步骤之一是在硅片的两面制造精细电路，此精细电路的作用是将光产生的电子导出电池，通常由丝网印刷来完成精细电路的制作。其制作的基本方法是在一定的压力作用下使金属浆料透过丝网网孔压印在硅片上以形成电路或电极，在整个太阳能电池的生产过程中，需要通过多次印刷来完成生产。而晶体硅太阳能电池中所用到的丝网印刷则具有处理超薄硅片的能力，用于沉淀金属线以及其他的应用。目前太阳能电池的印刷中所用到的丝网印刷设备不论是在精度还是自动化方面都有较大的进步，甚至具备了在微米级尺寸上进行多次印刷的能力，使得丝网印刷在太阳能电池中有了更全面的应用。

超薄电池

如今，手机、笔记本电脑、数码照相机等的电子设备本身都装有电池，未连接充电器的情况下也可以使用较长时间。科技的快速发展使得电子设备变得越来越薄，这就要求电池也要同时变得薄一些。目前，专用的超薄电池具有尺寸小、柔软性好、几乎薄如纸的特点，此类电池已经开始应用于能量智能卡、医疗设备和电子游戏。超薄电池的制作中，丝网印刷所起的作用是将电池的阴阳极含有的化学物质印刷到底材上。

薄膜开关

薄膜开关具有防灰性、耐水性、密封性等特点，体积小、重量轻，同时其外观新颖、安全可靠、使用寿命长且体积小、重量轻，因此在电子产品中具有较为广泛的应用。不同于一般的线路印刷，薄膜开关在进行印刷时，对质量的要求较高，开关线路在印刷时必须保证线路具有足够的厚度易降低线路的电阻值。由于丝网印刷在进行印刷时其在承印物上的印刷墨层厚度可达30μm-100μm，并且印刷出的墨层不易断裂，因此适合于薄膜开关的印刷。

生物传感器

丝网印刷在生物传感器的成功应用使得生物传感器在食品发酵行业如酒精或者乳酸抗坏血酸的测定极为方便。作为传感器的一个分支，生物传感器涉及领域广泛，如材料、化学、生物、电子、信息等。其工作原理是将生化信息转换为电信息，然后通过电压、电流、电导、电位等方式进行信号的传递。生物传感器中，丝网印刷主要用于制作传感器内的元件，并且所制作的电极可以进行形状和大小的改变，易于微型化和集成化。

另外，血糖监测器也是生物传感器中的一个重要应用。血糖监测器工作原理是通过使用一种固定酶测量血液中葡萄糖浓度的装置。此类探测器内部含有一个丝网印刷印制的导电银微电路，厚度约为15μm，由于此电路中化学物质的量会对测量值产生影响，因此对其要求非常高。丝网印刷是准确、均匀的印制导电银墨层和化学物质图层较为合适的印刷方法。检测器对电路导电性的要求以及化学物质的量的要求使得卷材轮转网印机或卷材平台网印机更适合于此类检测器的印制。

柔性印刷电路板

电路板的印刷方法最初是用于军事应用，后来也开始用于汽车以及空间有限的消耗性电子装置上，如汽车内的安全气囊以及电子产品中的计算机。柔性电路板的丝网印刷目前可以以较低的成本在小面积的板上装填更多的功能。其印制方法并不繁琐，具体是在一个连续移动的卷材上采用丝网印刷进行电路图的印制，腐蚀后敷铜版。

RFID标签

RFID标签是无线电射频识别的英文简称，是一种非接触式信息采集与处理的高新技术，采用无线电波进行识别，随着时代的发展有望取代目前普遍使用的条形码，在产品包装、商品防伪、交通运输、超市管理等行业得到广泛应用。RFID技术与网络技术、电子商务的结合使得新型网络物联网得以产生。

RFID标签的制造技术有金属铜箔电镀法、金属铜箔腐蚀法、导电油墨丝网印刷法。目前制作RFID标签使用较为普遍的方法是金属铝箔腐蚀法，但是此方法存在精度低、污染严重、制造速度慢等问题。国内外研究机构开始研究将丝网印刷应用于RFID标签的印刷，即将导电油墨直接印刷在PET、PP以及纸张等基材上，不仅无污染，还能实现高精度、大规模等的生产。因此，采用丝网印刷方式将导电油墨用于RFID标签的制作将有一个较为广阔的发展市场。