碳質(zhì)導(dǎo)電印料和碳膜印制板

1、碳質(zhì)導(dǎo)電印料和碳膜印制板摘要:碳膜印制板價(jià)格低廉、質(zhì)量穩(wěn)定，尤其適用于帶有按鍵功能的電子產(chǎn)品。系統(tǒng)介紹了碳質(zhì)導(dǎo)電印料的特性、生產(chǎn)操作工藝和應(yīng)用范圍以及碳膜印制板的性能、簡要的制造工藝。關(guān)鍵詞: 碳質(zhì)導(dǎo)電印料 碳膜印制板 絲網(wǎng)印刷 碳膜印制板是導(dǎo)電膠印制板中的一種，它始于日本、70年代發(fā)展到西歐和我國臺灣、香港，80年代中葉引進(jìn)大陸。碳膜印制板是采用碳質(zhì)導(dǎo)電印料涂覆在基體上經(jīng)固化形成碳質(zhì)導(dǎo)電圖形的印制板，簡稱碳膜板。碳膜印制板以低廉的價(jià)格、穩(wěn)定的質(zhì)量以及具有雙面板相應(yīng)的性能和特點(diǎn)代替部分單、雙面印制板，尤其適用于帶有按鍵功能的電子產(chǎn)品而倍受行家的青睞，在電視機(jī)遙控器、計(jì)算機(jī)鍵盤、電子琴、學(xué)習(xí)機(jī)、

2、計(jì)算器、電話機(jī)等視頻、音頻類廉價(jià)的電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。碳質(zhì)導(dǎo)電印料即碳漿是液態(tài)漿狀、單組分熱固化類印料。它主要由精選的碳粉和高品質(zhì)的石墨等導(dǎo)電填充料、環(huán)氧樹脂、固化劑、助劑和溶劑混合組成，除具有通常印料的良好印刷適性外，同時(shí)導(dǎo)電性能也很快、是一種功能性印料。1特性碳質(zhì)導(dǎo)電印料為單組分系統(tǒng)，處理方便，無需混合，無聚酯化而導(dǎo)致粘度升高現(xiàn)象，印料觸變性高、解像力好，而且撓性高，在撓性基材上附著性能亦很好，同時(shí)性能穩(wěn)定，經(jīng)熱風(fēng)整平及錫鉛焊料的浸焊后電阻值無變化。當(dāng)需要不同的電阻值時(shí)可加入其它印料來調(diào)節(jié)改變其成膜阻值。如需要更高的阻值時(shí)，可在碳質(zhì)導(dǎo)電印料中加入相同系列的絕緣印料(SD2081 AI

3、L)，其方阻值則會(huì)增加，由于混合比例不受限制，放混合比例不同可得到不同的阻值如需要較低的電阻值，可在碳質(zhì)導(dǎo)電印料中加入銅質(zhì)或銀質(zhì)導(dǎo)電印料，當(dāng)碳質(zhì)導(dǎo)電印料加入其它種類印料時(shí)，必須充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颍駝t會(huì)造成阻值不均勻現(xiàn)象，在使用前一定要進(jìn)行試驗(yàn)以確定所需要的阻值。 2操作工藝碳質(zhì)導(dǎo)電印料采用絲網(wǎng)印刷方式進(jìn)行操作，適用于手工機(jī)臺、半自動(dòng)和全自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)。建議使用 43-57T(目cm)的聚酯絲網(wǎng)或相應(yīng)的不銹鋼絲網(wǎng)，網(wǎng)版張力至少要達(dá)到18Ncm，對套準(zhǔn)精度高的帶有按鍵鍵盤的印制板應(yīng)使用可調(diào)式自繃網(wǎng)框，微調(diào)張力以利于對位精確、消除偏差。感光乳劑膜層厚度采用25m，這樣網(wǎng)印印料烘干后才有足夠厚度的涂布

4、層25m，才能保證其電阻值。 網(wǎng)印刮板用聚氨酯橡膠，7580邵氏硬度，刮印角度為7080°。碳質(zhì)導(dǎo)電印料在使用前必須充分?jǐn)嚢?，因?yàn)樘挤郾戎剌^大，在貯存時(shí)會(huì)產(chǎn)生部分沉淀，同時(shí)與通常的線路印料相比它有較高的觸變性，油墨攪拌后觸變性降低、從而獲得所需的處理粘度，在印刷中斷或貯存過程中印料的觸變性將會(huì)再次增大，也會(huì)導(dǎo)致其粘度增加。通常，碳質(zhì)導(dǎo)電印料是一種標(biāo)準(zhǔn)化的印料，其觸變性與粘度均能滿足正常的印刷條件和操作要求。一般來說不需添加稀釋劑與溶劑，如果需降低粘度則需添加配套的活性稀釋劑，但添加以后會(huì)減薄其膜層厚度，從而增大阻值，因此要控制添加量。 對承印印制板的鋼箔必須處理得清潔干凈，不應(yīng)有氧化

5、膜和油污，否則會(huì)影響附著力和方阻值。印料的干燥固化可以采用間斷式熱風(fēng)循環(huán)烘箱或連續(xù)式隧道烘爐進(jìn)行。如采用熱風(fēng)循環(huán)烘箱，固化條件為150、50min。當(dāng)印制板達(dá)到固化溫度后再開始計(jì)時(shí)，烘干條件的控制對碳質(zhì)導(dǎo)電印料的方阻值的影響頗大，如果烘干溫度不夠或時(shí)間過短，其方阻值則會(huì)變大、達(dá)不到工藝要求的阻值。當(dāng)碳質(zhì)導(dǎo)電印料套印在熱固型雙阻分絕緣印料上時(shí)，必須確保絕緣印料完全固化后才能套印，否則會(huì)導(dǎo)致碳質(zhì)導(dǎo)電印料的方阻值增大，因?yàn)檫@兩種印料會(huì)相互滲透混合。同時(shí)，當(dāng)熱固性印料如雙組分阻焊印料套印在碳質(zhì)導(dǎo)電印料上時(shí)，如碳質(zhì)導(dǎo)電印料固化不徹底，同樣會(huì)出現(xiàn)上述問題。因此建議使用不同類型的印料如紫外光固化印料進(jìn)行套印

6、，套印后方即進(jìn)行紫外光固化工序，以防止油墨成分互相滲入對方引起電阻值變化。而當(dāng)碳質(zhì)導(dǎo)電印料作為防漏保護(hù)時(shí)，網(wǎng)印時(shí)必須使其完全覆蓋銀質(zhì)導(dǎo)電印料層。通常碳質(zhì)導(dǎo)電印料的標(biāo)準(zhǔn)包裝為05kg，應(yīng)在陰涼干燥處貯存，未啟封的印料在20的環(huán)境條件下至少可以保存3個(gè)月以上，高于貯存溫度會(huì)影響印料的穩(wěn)定性和工藝操作性。建議貯存于冷藏設(shè)備國中。3應(yīng)用范圍碳質(zhì)導(dǎo)電印料由于有獨(dú)特的功能和優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械強(qiáng)度高、耐磨損、導(dǎo)電性能好。所以可以代替插頭或鍵盤上的電鍍鎳金而使用在機(jī)電鍵盤，計(jì)算機(jī)鍵盤，開關(guān)插頭，單、雙面印制板按鍵盤中；還可以作為跨接導(dǎo)線以及印刷電阻使用在低壓電器或加熱元件中；由于撓性好、在撓性基材上附著力很佳，故在撓

7、件印制板和PET聚酯薄膜等開關(guān)電路中印制導(dǎo)電圖形；還可以作為銀質(zhì)導(dǎo)電印料的保護(hù)層使用在遮蓋區(qū)域以及品片的粘結(jié)印刷。另外還可作為印制板的貫孔印料使用，聯(lián)結(jié)雙面板的導(dǎo)通孔，也可作為某些高阻導(dǎo)線的缺口和斷線修補(bǔ)之用。碳膜印制板具有碳膜導(dǎo)電圖形層的印制板稱為碳膜印制板。碳膜印制板適用于小功率、低功耗、高輸入阻抗的電子產(chǎn)品。以其生產(chǎn)成本較雙面板、鍍鎳金單向板低且性能可靠而體現(xiàn)出獨(dú)有的優(yōu)越件。1碳膜印制板的特點(diǎn)碳膜印制板具有以下眾多的特點(diǎn)。(1)碳膜印制板按鍵膜層的鉛筆硬度大于5H，機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨損，使用壽命大于100萬次，最高次數(shù)達(dá)2500萬次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其使用設(shè)備的平均壽命。 (2)由于碳元素化學(xué)性質(zhì)

8、穩(wěn)定，故三防(防霉、防氧化、防鹽霧)性能好。(3)碳膜涂層能抗酸、抗堿、耐鹽以及有機(jī)溶劑如三氯乙烯、乙醇等的侵蝕。(4)單面印制板上可設(shè)置兩層或兩層以上的線路，替代部分雙面板。(5)有些電阻直接印刷在線路或板面上可減少空間位置和板面尺寸，減少焊接點(diǎn)，提高產(chǎn)品的抗拉、抗震和抗沖擊能力，從而提高整機(jī)的可靠性。(6)碳膜印制板還可以排除因雙面金屬化孔和電鍍工序所引起大量的環(huán)境污染和廢水處理問題。(7)價(jià)格低廉，生產(chǎn)成本為雙面板的3060，因而在市場上有較大的競爭力。但是碳膜印制板也有其局限性，目前還不能涉及細(xì)線條和小孔徑及其它高精度的印制板領(lǐng)域；還容易受加工工藝、加工技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)境(特別是霉雨、潮濕

9、氣候)等因素的制約，另外，因碳膜層不能焊接，所以在組裝工藝上也受到限制與影響。碳膜印制板雖不屬高精度產(chǎn)品，但生產(chǎn)工藝卻較為繁雜，目前國內(nèi)尚無較先進(jìn)的全自動(dòng)生產(chǎn)線，生產(chǎn)流程偏長而且工藝過程控制必須相對嚴(yán)格才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。所以它既有較高的加工難度且產(chǎn)品的附加值又頗偏低，這些情況都制約了它的發(fā)展和進(jìn)一步的技術(shù)開發(fā)，這對碳膜印制板的發(fā)展是不利的。2碳膜印制板的技術(shù)條件碳膜印制板的技術(shù)條件下。(1)外觀碳膜圖形應(yīng)平整致密，厚度均勻、導(dǎo)線圖形無明顯偏移。(2)電氣性能碳膜導(dǎo)線間絕緣電阻應(yīng)不小于1×1010；層間絕緣電阻應(yīng)不小于l ×1010；碳膜方電阻值不大于60；接觸電阻應(yīng)不大于1

10、00點(diǎn)。(3)涂層硬度 碳膜涂層的鉛筆硬度應(yīng)不低于4H。(4)涂層附著力經(jīng)透明3M壓敏膠帶在同一位置三次粘拉后，碳膜涂層應(yīng)無塊狀脫落。(5)耐溶劑性當(dāng)樣分別用含氯量02活性焊劑和規(guī)定溶劑試驗(yàn)時(shí)，碳膜層應(yīng)無起泡、分層、溶解、明顯變色等異?，F(xiàn)象。(6)耐磨性碳膜經(jīng)50萬按壓后，其電阻值變化不大于初值的10。(7)阻燃性碳膜板的阻燃性應(yīng)不低于覆箔板基材的阻燃等級。(8)氣候環(huán)境適應(yīng)性溫度變化：碳膜板分別經(jīng)高溫40、低溫10溫度下暴露3h并經(jīng)5次循環(huán)試驗(yàn)，方阻變化應(yīng)不大于初始值10。 (9)恒溫恒濕 碳膜板按表2試驗(yàn)條件并在常溫下恢復(fù)2h后，其絕緣電阻不小于l ×108、方阻變化不大于10。

11、3制造工藝目前碳膜印制板的主要品種有碳膜按鍵印制板和單面雙層碳膜板。(1)碳膜按鍵印制板碳膜按鍵印制板是在原印制板按鍵部分套印導(dǎo)電碳質(zhì)印料按鍵圖形以替代按鍵部分的電鍍鎳金層。它的簡要制造工藝流程如下：印制圖形制作印刷阻焊印料按鍵部分印制碳質(zhì)導(dǎo)電印料碳質(zhì)按鍵印制板制造工藝流程雖然簡單，但它的難度是碳膜層套印的精度要求高，尤其是在細(xì)導(dǎo)線間距的按鍵盤的套印中碳膜圖形與底層銅箔按鍵圖形對位要求精確、不能有偏移，要全部覆蓋到。如果位置偏移、套印不淮就會(huì)產(chǎn)生間距變小、絕緣性能降低以及產(chǎn)生短路現(xiàn)象；同時(shí)由于偏移底部銅箔沒有完全被碳膜覆蓋而暴露。極易使表面氧化而產(chǎn)生電阻增大或接觸不良的情況。(2)單面雙層印制

12、板單面雙層印制板的特征是在單面印制板銅導(dǎo)線電路表面上形成一層絕緣層，然后再在絕緣層表面再印刷碳膜層，形成跨線或架橋的導(dǎo)電圖形。其制造工藝流程如下： 印刷線路圖形制作印刷阻焊劑印刷絕緣底層印刷導(dǎo)電碳膜單面雙層印制板的導(dǎo)電圖形、阻焊劑、基底絕緣層，碳膜導(dǎo)電層都可以用絲網(wǎng)印刷制作而且必須采用熱固化或紫外光(UV)固化印料，因此一般采用高尺寸穩(wěn)定性、低翹曲度且價(jià)格相對較低的耐熱性紙質(zhì)酚醛樹脂覆銅箔板，而制程中的工藝控制對于碳膜跨線印制板的品質(zhì)可靠性是至關(guān)重要的。就工藝控制而言，印刷阻焊印料時(shí)既要防止阻焊印料沾污到焊接用焊接盤和需印碳膜電路接觸的焊接盤上，又要防止底層銅電路圖形邊緣未被阻焊印料涂布上而導(dǎo)

13、致層間絕緣電阻下降；印制基底絕緣層時(shí)既要防止裸銅焊點(diǎn)被沾污和銅導(dǎo)線圖形邊緣末被涂布上，義要求確保達(dá)到2540m均勻的絕緣層厚度。因此在印刷阻焊印料和絕緣層印料時(shí)刮印方向不能相同(應(yīng)進(jìn)行交叉印刷)，即網(wǎng)印阻焊印料時(shí)刮板運(yùn)動(dòng)方向與某一導(dǎo)線平行時(shí)，網(wǎng)印絕緣層印料則必須轉(zhuǎn)動(dòng)90°角度，刮板運(yùn)動(dòng)方向和這一導(dǎo)線相垂直，以防止砂眼、跳印。上述各層間的附著性必須良好，特別是基底銅電路焊接盤與碳膜導(dǎo)電膜層之間附著力決定了碳膜導(dǎo)電膜層的阻值變化率，此外還要注意到基底絕緣層不能影響到碳膜導(dǎo)電層電路的性能，各層間的絕緣電阻達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。碳膜印制板的導(dǎo)通功能及導(dǎo)電電路的可靠性除了與碳質(zhì)導(dǎo)電印料的品質(zhì)相關(guān)之外。也與制作工藝中電路設(shè)計(jì)的合理性、正確性及網(wǎng)版制作和網(wǎng)印工藝操作有關(guān)。例如對碳質(zhì)導(dǎo)電膜層厚度的控制就關(guān)系到感光膜厚度的控制，過薄的感