PTF使用導電銀漿在PET上絲網印刷線路的注意事項

PTF使用導電銀漿在PET上絲網印刷線路的注意事項就如同前面提到過的,相較於FPC(Flex Printed Circuit)與PTF(Polymer Thick Film)軟板,我們知道PTF的確有其低價、交期短的諸多優點,但是PTF卻有其先天上的能力限制。

由於其使用絲網印刷(silkscreen)製程的緣故,PFT無法製作出比FPC還小的電子線路間距,雖然PTF宣稱可以達到最小5mils (0.12mm)的電子線路間距,但其實10mils(0.25mm)就已經快到極限了。另外,PTF也無法承受對折式(dead fold)的壓折,因為其電子線路的材質為銀漿及導電碳墨,他們不如FPC的銅箔(copper)線路具有極佳的延展能力,可以承受限定次數的彎折。

下面我整理一些個人使用PTF的經驗及所碰到的問題,另外也提出PTF在製作上的製程能力限制及可能的解決方法。







異物沾污:

不導電的異物(particle),如果沾黏於電子線路之上,其最小的影響是增加線路的電阻值,因為電阻值與電子通過的面積成反比,並很有可能造成電性開路(open);如果是具有導電性的異物沾污於線路及線路之間,就很有可能會造成電性短路(short),這種缺點最讓人討厭了,因為它在製造工廠生產時,沒有辦法完全透過測試的方法來篩選出來,通常必須等到安裝於產品一段時間後才會產生問題,尤其是使用在高溫高濕的環境之下。以後如果有機會,可以再撰文談討這個主題。

異物有可能來自於環境中的空氣污染,有灰塵(dust)、纖維(fiber)、紙屑等。一般來說大都是人為的異物,如衣服上就有很多的纖維,特別是毛衣或是棉質的衣服。瓦愣紙箱也是一大污然來源,有毛屑、紙屑及纖維,人體也會一直掉落角質層。最好的防治方法,可以設置一個100K等級的潔靜室/無塵室(Clean room),人員穿著防塵衣,並嚴格控制各種可能的污染源。環境控制真的很重要性,尤其是在生產小間距線路的產品時,因為誰也抓不準什麼時候會有髒東西沾污於線路上,造成不定時的品質缺點。

另外一個異物的可能來源是油墨,油墨在製作時會加入一些金屬成份的添加劑,這些添加劑如果管控不當,很有可會結成硬塊,較大的硬塊無法流經絲網印刷的網目,就會阻塞絲印的網目,而造成印刷缺孔,甚至是造成電子線路斷路;較小的硬塊可以流經網目,但會在電子線路上形成凸點,這時如果有重疊的上、下層線路時,凸點很有可能會穿破絕緣層(dielectric layer)而造成上、下線路短路。油墨的污染也可能來自於油墨生產時的不良環境空氣,或是油墨存放的環境。管控油墨異物最好的方法是,用適當大小的濾網過濾油墨的沾污;如果沾污嚴重時,也可以先用粗濾網後用細濾網過濾。

導電層的印刷沾污:

絲網印刷時,導電油墨的黏稠度相當重要,當稀釋劑添加太多時,油墨就會變稀變得容易滲透到原本不應該印有油墨的地方,這種缺點稱為印刷沾污,更糟糕的是這種沾污會持續到下一次印刷,甚至是下下一次,直到沾污的油墨乾竭為止。嚴重的印刷沾污會直接造成相鄰導電線路間的短路;輕微的印刷沾污也可能會影響到線路與線路間的電子流動,如果加上電壓為能源、溼度為催化劑,就很可能產生電子遷移(eletromigration)現象於線路與線路之間,隨著時間一久,就會產生導電性造成短路。

解決這種導電層印刷沾污的方法,其一是選用適當油墨並控制稀釋劑的添加;其二是定期清洗絲印網板;其三是加強檢查,最好是每做好一張就檢查一張,如果能有AOI(Auto Optical Inspector,自動影像檢測機)就更好了。

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(↑上圖為導電線路印刷沾污,經一段時經使用後沾污擴散,並造成電子短路,用刀片把沾污的地方割開後,電器特性就恢復正常。)

絕緣層的印刷孔、洞:

絲印網板是由經線緯線所構成,既然是線所構成,在印刷時有線的地方就會有印刷不到的地方,尤其是在經線及緯線交叉的地方,就會形成印刷不到的孔洞,這些孔洞極為細微,很難用眼睛觀察到,但電子還是有可能穿過,這時如果孔洞剛好落在相鄰層的導電線路上,就會造成層與層之間的短路。  

silkscreen_mesh02解決這種絕緣層印刷孔、洞的方法,可以降低絕緣層油墨的黏度,讓絕緣油墨可以滲透到經、緯線底下(※請注意:不要把導電油墨的增加黏度與絕緣層降低黏度搞混了)。另外的方法,是增加絕緣層印刷的次數的2~3層,並規定每一絕緣層都使用不同網目及經緯方向的絲印網板,目的是讓不同的網板印刷可以互相填補孔洞。

PTF: Polymer Thick Film (高分子聚合厚模)

PET: Polyethylene terephthalate (聚乙烯對苯二甲酸酯),維基的解釋


延伸閱讀:
簡介PTF(Polymer Thick Film)聚合厚膜
PTF(Polymer Thick Film)生產的製程能力
向電腦鍵盤(keyboard)學習如何解省成本

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