印刷電路板(Printed Circuit Board，即PCB)是電子行業(yè)中最重要的基礎(chǔ)電子部件，從宇宙飛行器、巨型電子計(jì)算機(jī)、彈道導(dǎo)彈核艇、運(yùn)載火箭、機(jī)器人、磁懸浮列車(chē)，到電視、電子計(jì)算機(jī)等諸多的民用產(chǎn)品，幾乎每一種電子設(shè)備都離不開(kāi)PCB，可以說(shuō)有集成電路等電子元器件的地方，就有PCB的存在。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年，中國(guó)成為第三大PCB產(chǎn)出國(guó)。2005年，中國(guó)PCB產(chǎn)值和進(jìn)出口額均超過(guò)130億美元，成為世界第二大PCB產(chǎn)出國(guó)。我國(guó)PCB產(chǎn)業(yè)近年來(lái)保持著20%左右的高速增長(zhǎng)，并預(yù)計(jì)在2010年左右超過(guò)日本，成為全球PCB產(chǎn)值最大和技術(shù)發(fā)展最活躍的國(guó)家。傳統(tǒng)高消耗、高成本、高污染的PCB制造技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足也不符合現(xiàn)在的要求，新型PCB制造技術(shù)的產(chǎn)生迫在眉睫。

傳統(tǒng)PCB制造技術(shù)

傳統(tǒng)PCB配線(xiàn)的制造過(guò)程非常復(fù)雜，需要經(jīng)過(guò)微影過(guò)程、使金屬附著于基板的過(guò)程和將金屬加工而形成配線(xiàn)的蝕刻制造過(guò)程，最后才在基板上出現(xiàn)所要的配線(xiàn)，且目前的微影技術(shù)已達(dá)到線(xiàn)寬的極限，無(wú)法再提高封裝密度。而使用噴墨印刷技術(shù)來(lái)噴射金屬粒子便可克服此問(wèn)題，且不需要使用微影過(guò)程和蝕刻過(guò)程就可以形成配線(xiàn)，從而簡(jiǎn)化制造步驟。使用傳統(tǒng)的制造技術(shù)，當(dāng)配線(xiàn)形狀改變時(shí)必須改變微影制造過(guò)程所使用的光罩，這樣不僅會(huì)增加光罩制作的時(shí)間和成本，連印刷電路板的種類(lèi)或生產(chǎn)線(xiàn)都需要改變。相比之下，使用噴墨印刷技術(shù)，無(wú)須進(jìn)行生產(chǎn)線(xiàn)的改變和元件的準(zhǔn)備，只要將CAD資料直接輸入噴墨打印裝置，即可達(dá)到改變配線(xiàn)的目的。

還有目前使用絲網(wǎng)印刷來(lái)制作印刷電路板，其工藝流程包括制阻焊膜底片→沖底片定位孔→清洗印制版→配制油墨→雙面印刷→預(yù)烘→曝光→顯影→熱固，這個(gè)過(guò)程是非常復(fù)雜的。隨著電路板線(xiàn)寬減小，對(duì)絲網(wǎng)印刷機(jī)的要求逐漸提高，印前準(zhǔn)備時(shí)間也逐漸延長(zhǎng)，這就造成了成本的增加;隨著電路板厚度的減小，印刷壓力也必須隨之調(diào)整，壓力過(guò)大電路板會(huì)損壞，過(guò)小則印刷質(zhì)量不能符合要求。而且絲網(wǎng)印刷所造成的污染較大，也無(wú)形中提高了制造成本。

噴墨印刷技術(shù)

隨著對(duì)噴墨印刷技術(shù)的持續(xù)研究與開(kāi)發(fā)，噴墨印刷技術(shù)已經(jīng)取得很大的突破與進(jìn)展。特別是自2005年以來(lái)，噴墨印刷機(jī)、噴墨打印頭和墨水等方面的重大突破與進(jìn)展，如日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開(kāi)發(fā)的能夠噴射小到1～2pL的墨滴的超級(jí)噴墨印刷技術(shù)(Super-Inkjet Technology)的設(shè)備，還有適宜于規(guī)模化生產(chǎn)的UV固化噴印墨水，特別是研制出的含銀納米級(jí)油墨(或稱(chēng)OM/Ag，有機(jī)金屬/銀絡(luò)合物)，為用于生產(chǎn)精細(xì)到10～20μm的線(xiàn)寬/間距的PCB產(chǎn)品提供了條件。近年又開(kāi)發(fā)出更高級(jí)的超級(jí)噴墨印刷技術(shù)，其噴射出的墨滴可以小到飛升(1fL=1×10-15L)，即噴射出的墨滴尺寸可小到1μm以下，從而可形成線(xiàn)寬小于3μm的線(xiàn)路。這些成果吸引了PCB制造商，為PCB企業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化產(chǎn)品、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排提供了選擇的機(jī)會(huì)和新的出路。

1.噴墨印刷原理

現(xiàn)以按需式壓電材料引起墨水體積改變而形成噴墨墨滴為例來(lái)說(shuō)明噴墨印刷的原理。利用電壓脈沖驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷元件(簡(jiǎn)稱(chēng)PZT)使之產(chǎn)生變形，擠壓墨水腔內(nèi)的墨水。當(dāng)產(chǎn)生瞬間的壓力足以克服流體的表面張力時(shí)，墨水由噴嘴口噴射出，在墨滴噴出的過(guò)程中，由于移除電壓時(shí)所造成的壓電陶瓷元件反方向的應(yīng)力會(huì)使墨滴串產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致墨滴脫離噴嘴口。

壓電式噴墨頭因不需要將噴液汽化，所以可用來(lái)噴射任何配制好的液體或金屬熔液，也可噴射分散在水中的各種各樣的溶劑、水溶液、熔化的焊料與聚酯、有機(jī)金屬和納米金屬顆粒的溶液(墨水)。這種設(shè)備可在室溫至340℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行操作。噴出的液滴可小到幾個(gè)pL，每秒可噴出幾千個(gè)小液滴。這種數(shù)字噴墨打印機(jī)只有在噴墨打印定量模式確定后，才會(huì)產(chǎn)生噴射墨滴，而噴射位置、面積和厚度等將由CAD數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)數(shù)字所形成的數(shù)據(jù)化驅(qū)動(dòng)來(lái)對(duì)印刷機(jī)和打印頭進(jìn)行控制，以達(dá)到精確控制液滴大小和重復(fù)生產(chǎn)的要求。