丝网印刷银浆的银层断裂_裂缝_的防治与对策.pdf

印制电路信息 2010 No 4 54 短评与介绍 Short Comment silver syrup carbon syrup silk screen printing 薄膜开关和RFID 图1 在电子产品中的应用日 益广泛 在薄膜开关和RFID制作中 银层 导线 的质量至关重要 图2 它是电子产品正常和稳定 使用的重要保证 因此 在制作中怎样提高银导线 的质量已引起业界的普遍重视 下面简单分析引起 银层断裂的主要原因和在丝网印刷中防治银导线断 裂 裂缝 的对策措施 1 引起银层断裂的主要原因 银层断裂 裂缝 就是银浆印制和使用中银导 图1 线产生断裂或裂隙的现象 它使导线不通或电阻增 大 如在薄膜开关使用中 若出现多个按键同时不 表面安装技术 SMT 55 短评与介绍 Short Comment Introduction印制电路信息 2010 No 4 灵 就有可能是银层导线阻值超大或开路 这种故 障就是银层导线出现断裂或裂缝引起的 当然也有 可能是接触不良造成的 在薄膜开关电路层银浆网 印中 发生银层断裂的主要原因有 由于绝缘油墨 层交叉联合紧密 使过大压力进入下层银浆层而引 起裂缝或断裂 图3 绝缘油墨层模式的工艺设计 不合理 使银层耐受印刷压力降低而发生断裂 图 4 聚脂片表面处理不好 或网印时表面不润湿 使银油墨附着性受到影响而容易发生断裂 银浆使 用和固化不好 如印前的没有充分搅拌 固化条件 控制不好等 在RFID电极中发生银层断裂多是由于 焊接时 在Pb Sn焊料边缘的面电极银大量熔于焊 料中 形成边缘的银层空洞 长期工作过程中随着 银离子的迁移和腐蚀造成空洞的扩大甚至断开而导 致电子线路开路 从X RAY观察分析可知 在端电 极和面电极相连的区域发现面电极有断裂空洞 在 端电极焊料边缘相连的面电极银层部分 都有不连 续的现象 形成一条把银层断开的空洞 同时 样 品研磨切面也可见到银层空隙 开封都能观察到面 电极银层不连续带状空隙 因此 面电极在焊料边 缘的空隙造成银层不连续是造成样品电阻增大和开 路的真正原因 面电极在焊料边缘出现不连续或空 洞的原因是在焊接过程中 靠近端电极的面电极中 的银在焊接过程中大量损耗掉 熔化 在焊料之 中 形成边缘面电极局部区域的银层空洞 在长时 间的使用过程中 由于银离子迁移或者被腐蚀 空 洞的扩大导致银层开路 银浆裂缝多发生在银天线 与绝缘层套印的边缘 比较典型的是位于连接部分 的末端 其实发生在末端的银裂缝是可以防治的 比如选择正确的绝缘油墨和图案 改变产品设计 采用新的坚固设计等都可以明显降低银层天线线圈 内的应力 从而防止银浆裂缝 PET基片表面的能量 也将影响银或绝缘油墨的附着力 PET基片表面的能 量会影响银或绝缘油墨的附着力 由于退火和UV曝 光会极大地增大基片表面能量 因此降低了油墨附 着力 当银浆在基片底部支撑很微弱时 若绝缘层 从上面给予一定的应力 银浆就会变得更易受裂缝影 响 此外 银浆印刷后保证正确的干燥也很重要 它 能有效地改善油墨和敷料的特性 图3 银层 导线 断裂示意图 图4 不正确 较粗略 的设计 2 银层断裂 裂缝 的防治 检查导电银层断裂的之处可用万用表欧姆档 检测或用放大镜仔细观察 对于薄膜开关电路层和 RFID的银层断裂 根据引起断裂的原因 在印刷中 可采取以下策略防止银层断裂 2 1 改善银层线路的韧性 由于薄膜开关上的银浆线路是处于PET和绝缘油 墨两个高压力层之间 所以要注意选用挠性和绝缘 性都好的绝缘油墨 以减少对银浆线路的压力 改 善银线路的韧性 提高银线路的抗断裂能力 表面安装技术 SMT 印制电路信息 2010 No 4 56 短评与介绍 Short Comment Introduction 2 2 改善产品设计方案 在选择正确的绝缘油墨和图案之后 只要简单 改变产品设计 就可以明显改善银层的应力 一般 来说 可将绝缘油墨网印成半圆模式 图5 这种 较合理的设计可增强银导线抗断裂的能力 图5 较合理正确的设计 2 3 改善基片表面能量和选择适于印刷加工 的PET片材 不同材料的基片表面能量有所差异 但要保 证基片的表面能量符合要求 表面能量对于准确测 定印刷油墨和其他材料在表面的粘结状况是非常明 确的标准 检测PET基片的表面能量可用达因笔进 行 达因笔又名电晕笔或表面张力检测笔 它能准 确地测试出PET等片材和薄膜表面的张力 从而知道 该片材是否符合印刷等工艺要求 有效地控制产品 质量 减少因材质不合格所造成的时间和经济的损 失 达因笔有多种表面能级的测试规格 它是电晕 处理后表面能的一种快速测试工具 例如 当测试 笔在电晕处理过的片材表面划出一条线 如果是连 续成线的 说明该材料表面能不低于38 mN m 如断 断续续不连成线 说明该材料表面能低于38 mN m 即处理不足或甚至未处理 不符合印刷加工要求 但达因笔不适合作为已印好或涂布好表面的系统测 试 选择合适的片材也很重要 根据实践经验 目 前比较适于印刷加工使用的PET片材有英国柯图泰 PET Autotype PET等薄膜开关专用片材 2 4 正确使用导电银 碳 浆 控制适宜的 银浆印刷厚度 2 4 1 保持银浆的新鲜和均匀稳定的固体含量 在使用前充分彻底搅拌 使整罐银浆上层和 下层能完全满足设计的配比要求 同时银浆具有高 粘度和一定的触变性 充分搅拌才能提高网印适应 性和导电性 在每次印刷完成后 剩余的银浆应另 外盛放在单独干净的容器中 因为网印时已污染 了 下次印刷时可先用上次的剩余银浆 必要时 在其中添加一点新银浆再印刷 要注意容器的密 封 在低温干燥下储存 使用前4 h就要从低温环境 中取出置于印刷场所的室温下 让其尽快恢复到室 温状态 还要充分搅拌后才可印刷 要尽量避免添 加溶剂 否则会破坏银浆原设计的固含量配比而影 响其电性能 若确因使用剩余下的银浆需要改变粘 度而添加溶剂时 也要严格测量现有的固体含量 计算出溶剂的损耗量 并用精密仪器准确称量添加 此外 一般可选用80 T cm 100 T cm的网版印刷 2 4 2 严格控制银浆的印刷厚度 一般来说 可用方阻值控制银浆的印刷生产过 程 计算银浆的印刷厚度 方阻值 见图6 就好象 把一条线路看成一个如图所示的长方体 图中L代表 被测线路的长度 W代表线路的宽度 T为被测线路 的厚度 的测量方法和计算步骤为 1 以L W计算 出被测线路的方块 即长宽均为W的正方块 以 表 示 数 2 用欧姆表测出L线路两端电阻 欧姆 的读数 3 用 2 1 计算出每个方块的 欧姆值 4 用 3 T mil 1 mil 25 m 0 001 in 就可计算出该线条的方阻值 即25 m厚度下该 线条的阻值 用 表示 图6 方阻值示意图 举例来说 假设如图中L 75 mm W 0 75 mm T 50 m 则L W 75 0 075 100 即100个方块 如果测得L长度线路的端电阻为3 则每个方块的欧 姆值为3 100 0 03 故方阻值 0 03 50 m 0 015 这就是该线条厚度为25 m的阻值 用方阻值来计算银浆等导电油墨的性能的原因 是 方阻值能说明油墨的最佳厚度及其控制情况 因为由 mil可以知道线条的膜厚 电阻 附着 力 粘合力及固化程度等情况 能说明油墨的最佳 固化及合理控制 如果油墨固化不好 阻值就会偏 表面安装技术 SMT 57 短评与介绍 Short Comment Introduction印制电路信息 2010 No 4 高 则方块阻值也就偏大 此外 它还能检测油墨 的质量 因为实际测算出的方块阻值 应接近埃 奇森导电银 碳浆每批多给的方块阻值参当选 这 就要求施工中油墨的沉淀 固化速度均达到最佳状 态 在满足所提供的方块阻值的这个参数下 说明 油墨质量未发生变化 因此 正确掌握好各工艺条 件及参数 用方块阻值检测性能 以便减少油墨的 消耗 3 保证正确的银油墨干燥 干燥包括一般预 干燥和正式干燥等 一般预干燥时油墨和敷料的特 性就会有所改良 然后再进行正式干燥 但干燥中 要注意掌握温度和时间 例如 银浆网印后 先用 红外线低温 80 100 预烘干约35 s 正式干 燥用140 160 烘干30 s以上 最后在对流烘箱 中用150 烘30 min 这种干燥法特点是 烘干时溶 剂是由底部挥发出去 逐出银浆底部的溶剂 最后 快速固化达到最佳特性 从而使银油墨中溶剂完全 挥发达到完全固化 当薄膜开关电路层和RFID标签天线层中发生导 电银层裂缝或断裂 万用表检测时就会出现电阻大 为增大或完全开路 在使用中对这种情况是无法进 行焊接的 一般的方法是用研细的石墨粉加环氧树 脂调匀后涂在导电银层的断裂处 干后用万用表的 欧姆档测量 电阻小于300欧姆就可以了 如果电阻 较大 可以再涂一次 但要注意 涂的时候千万不 要把涂料涂出导电银层的界外 以免造成短路 等 胶水干后 按照原样装好就可使用 但这种修理的 无件其稳定性是不高的 在使用中遇到不良的环境 很容易产生离子迁移的现象 因此 最好是在丝网 印刷银浆时防止发生银层断裂 裂缝 的故障 3 目前几种银 碳 浆网印中易出 现的问题和处理方法 以目前常用的美国埃奇森ED426 ED478 ED423银浆为例 分析银浆在网印中易出现的问题和 解决方法 3 1 电路阻值 非方块电阻 高 这主要是成膜太薄 银浆固化不足或温度过 高 固化速度太快 因此 在印刷时要严格控制印 银浆的厚度 固化时要注意控制温度和固化速度 3 2 电路阻值良好 但粘合力 附着力或柔 性不好 这主要是印刷的银浆膜过厚所引起 因此在网 印中要特别注意控制银浆的印刷厚度 3 3 附着力 粘合力或柔软性不佳 这是由于印后固化差 与承印物不匹配等原因 造成的 因此要注意选用合适的承印物 片材 控制印膜厚度 并保证印后固化质量 3 4 银浆的使用及固化正确 但方块阻值比 埃奇森给出的值高 主要原因是银浆过期 银浆没有存放于干燥低 温处 使用不适当的稀释剂 搅拌不均或质量欠佳 等 解决的方法是 更换新的合格的银浆 印前充 分搅拌 保证银浆均匀稳定 严格控制稀释剂的添 加量 PCI PCI 极低 所以未列入下表 由表2可知 经上述工艺处理后 出水水质稳 定且全部达到或优于国家一级标准 优于预期制定 的排放标准 同时污水处理系统在表现出较强的污 水处理能力时 相应的成本也较高 包括消耗品更 换 水费 电费 人工费在内的所有费用 回用水 为5 73 元 吨 废水处理费用为8 12 元 吨 较目前多 数线路板污水处理设备运行费用消耗高 4 结论 多元媒复合净化技术是一种多层次 多功能 全流程控制技术 使废水处理稳定达标 其破络能 力强 对综合废水