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应用范围小,技术发展不完善。
1.2APEC(AdditivePrintElectronicCircuit)工艺,即加成印刷电子线路板工艺,其加成方式为丝网印刷。
将绝缘材料和导电材料印刷在基板上,获得线路板的绝缘层和导电线路,基材选择可以是金属、环氧、软基板或其他基板,目前主要应用于铝基基板上。
二、APEC工艺流程
APEC工艺制备流程主要包括:
绝缘层制备,下料钻孔处理,线路制备,油墨印刷,外形切割,成检包装等几大部分。
基板
绝缘层制备
下料钻孔
线路制备
阻焊字符油墨印刷
外形切割
图2.APEC工艺的主要制备流程示意图
成品包装
OK
NG
丝印阻焊油墨
烘烤
金属基板
丝印线路底胶
外形切割
包装
成检
粗糙清洗烘干
清洗烘干
粗糙清洗
印刷导电层
辊压固化
固化
丝印字符油墨
丝印绝缘材料
绝缘层固化
OK
表面抛光
下料、钻孔
检
油墨印刷
废弃待定
废弃
图3.APEC工艺详细工序流程图
三、APEC工艺主要设备
3.1剪板机
作用:
将大块的基板剪切成合适的尺寸。
工作原理:
剪板机是借助于运动的上刀片和固定的下刀片,采用合理的刀片间隙,对各种厚度的金属板材施加剪切力,使板材按所需的尺寸断裂分离。
剪板机按类型可分为:
脚踏式,机械式和液压摆式等。
在采购剪板机时需注意其标称剪板厚度,选择适合的型号。
剪板机属于危险机械,需专人进行负责,在使用剪板机时需严格遵守安全操作规程,操作前要穿紧身防护服,袖口扣紧,上衣下摆不能敞开,不得在开动的机床旁穿、脱换衣服,或围布于身上,防止机器绞伤。
必须戴好安全帽,辫子应放入帽内,不得穿裙子、拖鞋。
设备可安装在洁净度不太高的环境。
作用:
钻孔和铣外形。
钻孔:
在基板上形成各种大小的孔,用于制备线路板层与层之间的导通与安装等。
铣外形:
按客户要求,对制备出的电路板进行外形切割。
工作原理:
由计算机按程序对机床发出数控指令,实现要求的机械加工,自动完成加工指令。
一个PCB数控机床的好坏有很多衡量标准,比较核心的有:
机床床台材料,控制端数控系统程序,主轴的转速和稳定性,台面定位精度,重复定位精度等等。
3.2PCB数控钻铣床
3.3丝网印刷机
在整个APEC工艺中扮演十分重要的角色,是实现绝缘层印刷,导电线路印刷和油墨印刷的必要设备。
丝网印刷机可分为手动丝印机(台),半自动丝印机和全自动丝印机。
半自动或全自动丝印机在工作时,可通过调整刮刀角度,力度,速度以及行程,获得印刷质量高度一致性的产品;
全自动丝网印刷机更可获得大批量高速印制效果,极大的提高生产率。
印刷线路的压合。
滚压机大体结构为上下两只主轴处于一个平面的金属辊,金属辊表面镀金属络以增加辊表面的硬度。
在操作时,将基板直接从对辊间隙中压过,通过辊压的液压设定来调整压力从而获得理想的压合效果。
为了消除空气中灰尘对辊表面的划伤,建议设备在无尘环境中使用。
3.4对辊压机
用热处理的方式使线路微结构重组键合、导电线路固化、油墨固化等。
鼓风的作用是维持整个空间均匀受热,在批量生产时,需要注意鼓风位置和板材放置缝隙之间的关系。
3.5恒温鼓风烘箱
3.6刷板机
清除板面油渍、手印等使表面达到微观粗糙,以增加表面结合力。
刷版机为线路板制备过程中不可缺少的设备,主要功能有清洗,刷板,微蚀,烘干,助焊剂涂覆等。
APEC工艺所需刷板机需要具备的主要几个功能为:
溶剂槽冲洗,清洗,刷板,烘干。
3.7隧道式烘道
将丝印好的底胶、导电层通过烘道使其干燥,以利于下工序生产。
工作原理:
电加热平板线烘道采用加热管外置式加热,将电能转化为热能,热量经低噪音高压风机吹入进风道,传入箱内,形成热风循环,箱体设有对流搅拌技术,温度非常均匀,具有自动控温,调速,故障报警等特点,使用安全,方便,环保,节能等优点
包装成品板
真空包装机主要由真空腔体和一个热封口器件组成,结构简单,使用方便,为了防止制备的成品板在空气中受潮氧化,一般的线路板在出厂之前都需要用真空包装袋进行包装。
3.8真空包装机
四、APEC工艺步骤
1、丝网制版工艺
贴菲林片
选择网框
绷网
网布脱脂
涂感光胶
烘干
显影
修网
图2.1丝网版制作流程图
曝光
工序详解:
1.选择网框
网框材质:
铝合金
尺寸大小:
内框尺寸大于图形至少上下各20厘米,左右各10厘米。
2.绷网
设备:
a.气动绷网设备b.手动绷网设备
绷网要求:
用张力计测量四个角和中心张力,250目要求达到18-22牛顿/厘米,180目要求达到24-26牛顿/厘米。
3.网布脱脂
材料:
脱脂剂,刷子;
洗网水。
方法:
对于新网,先用洗网水清洁丝网,用刷子来回刷洗几分钟,用清水冲干净后,再用脱脂剂刷磨几分钟,最后用流水冲洗两面。
对于旧网,先用洗网水清洗掉网上残留的油墨,用流水冲洗干净,再用退膜水去掉网上的感光胶,最后用高压水枪将网布彻底冲洗干净,干燥,干燥温度40-50℃。
4.涂感光胶
感光胶,刮盒
环境要求:
暗室环境(可用黄光或红光照明)
将感光胶倒入刮盒内,均匀的将感光胶刮涂在网布上,刮涂方式为正面2次,反面3次,最后正面3次。
要求:
刮涂要均匀。
5.烘干环境要求:
用40-50度温度,直到完全干燥。
。
6.曝光
设备:
2KW真空紫外曝光机
将菲林片紧贴网板,注意图形正反,开启曝光机,对于2KW功率的光源,时间参考:
字符120~150秒,阻焊、线路250~300秒。
7.显影:
先用清水润湿网版两面,待出现图形后,用高压水枪彻底清洗网孔。
8.修网:
显影后的网板用40-50度烘烤至干燥,然后对着光台检查网版是否有漏点、未显出图像等等,检查好的网版编好号就可以使用了
2、线路板制备
1、金属基板
金属基板以其优异的散热性能、机械加工性能、电磁屏蔽性能、尺寸稳定性能、磁力性能及多功能性能,在混合集成电路、汽车、摩托车、办公自剪化、大功率电器设备、电源设备等领域,得到了越来越多的应用,特别是在LED封装产品中作为底基板得到广泛的应用。
2、清洗烘干
目的:
清洗金属基板表面的油污和灰尘,使其达到微观粗糙表面以增加表面附着力。
设备:
清洗设备(刷板机)
方法:
微蚀水洗机械磨板压力水洗自来水洗吸水冷风吹干燥
3、丝印绝缘材料
将高导绝缘胶印刷在清洗后的金属基板上
材料:
瓷化剂千层架
丝网印刷机250目油性网板
①将网版固定在丝印机上。
②调整丝网的位置和高度
③通过定位孔对位,对好位的板用定位销钉固定好
④先用新闻纸试印,检查图形是否完整,确认无误后开始生产
⑤将印刷完毕的板材平放在水平搁板架上
注意事项:
印刷完毕的板材必须平放,防止
4、绝缘层固化
制备线路板的绝缘层
材料:
步骤3的板材
设备:
水平送风烘箱
①开启烘箱,设置温度150度
②待炉温升到预定值后,将插有步骤3板材的搁板架放入烘箱内。
③15分钟后取出放入压机热压,温度170度40分钟
5、下料
切割合适大小的板材
剪板机
①按预订尺寸调整剪板机的卡具尺寸
②开启剪板机,将板材剪切成预订尺寸
钻孔
目的:
按设计图纸,完成所有的钻孔和定位孔
设备:
数控钻床
①设置钻孔程序
②将基板固定在钻床上
③开启钻床进行作业
6、表面抛糙
糙化绝缘层,增大绝缘层与线路的结合面积
机械打磨设备300目水砂纸
机械抛磨绝缘层表面,将原有光亮面打磨成哑光面
注意事项:
打磨后绝缘层厚度不得少于100微米
7、清洗烘干
清除板面灰尘,污渍等使其达到更好的结合力
要求:
水质无沙粒、洁净、磨刷力度合适,清洗后的板表面无水渍、污渍
8、丝印线路
目的:
印刷导线线路
丝网印刷机250目油性网板
材料:
复合导电膏
①导电膏配制:
铜粉100份、混合树脂10-15份、7160粘合剂3份,按先后顺序加入,均匀搅拌15分钟后方可使用
②调整丝印机工作状态和网板位置。
③导电膏给料,试印一块首板,确认无误后方可正常生产
线路厚度一致、定位准确、无毛边、重影、针孔
9、压合线路
目的:
增加线路的密度
①烘板:
温度120度2-3分钟,为了使导电层更好的与基板结合在一起
②辊压:
对辊压机
方法:
①调节两压辊间距,要求比加工板厚度小0.1MM
②用一块与加工板同等厚度的板试压,通过调整辊压机顶部微调来调整压力的合适度,确认OK后批量
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