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Agfa:革新型喷墨打印阻焊层应用

十二月 17, 2019 | I-Connect007
Agfa:革新型喷墨打印阻焊层应用

喷墨打印阻焊油墨是否有可能用于批量生产?PCB Imaging Solutions全球销售经理Mariana Van Dam和Advanced Coatings & Chemicals业务部经理Frank Louwet博士共同介绍了Agfa公司的最新动态以及喷墨蚀刻与电镀抗蚀剂的一些新应用。
Pete Starkey:很高兴有机会采访到Mariana Van Dam和Frank Louwet ,今天我们很想听一听有关贵公司产品的最新动态,尤其是关于喷墨打印阻焊油墨的最新进展。能否为我们介绍一下配方、产品鉴定和客户接受度等方面的最新进展? 
Frank Louwet:好的。我们一直专注于开发刚性PCB用绿色阻焊油墨。Agfa公司在二三年前开始开发喷墨打印阻焊油墨。在2018年productronica展会的采访中,我们表示油墨开发即将进入现场测试阶段了。

我们已经在选定客户的工厂现场验证了这种油墨。验证需要时间,因为它不仅关乎到油墨,还关乎到整个系统的运行。同时硬件和软件也同样重要,包括采用哪些打印和固化策略来生成阻焊膜的不同层。这个过程需要解决很多困难,并不断进行优化,不仅仅只是客户那一端,但基本上没有对油墨本身做出太多改变。

Starkey:你们已经选择了一些终端客户展开合作。你们会选择某个特定的设备供应商合作,还是施行开放政策——与任何有兴趣的公司合作?你们在进行客户使用测试时,是使用特定的打印设备(也就是终端客户现有的设备),还是你们会为他们提供油墨以及专用设备?

Louwet:对于打印设备的集成,我们选择开放的政策。当然,以上提到的油墨、打印机和软件之间的优化需要很多的领悟。在一个特定客户现场展开合作可以积累大量现场操作经验,“油墨和系统”可以相互做出调整。要符合任何打印设备来执行这项任务是很难组织的,但我们还是愿意和来自世界各地的公司展开合作。
 
Mariana Van Dam:Agfa在公司内部投资了一个应用实验室,里面配备了多种不同品牌的喷墨打印机,有不同的打印头选择。实验室中最先进的打印机可以说是代表了世界所有地区的品牌和技术。

Louwet:我们尝试在一间实验室里使用所有不同的打印头和技术,这样才可以满足客户并且和客户一同进行优化。

Starkey:你们是否能提供在全球范围内都能够接受的标准配方,这些配方适用于所有设备和客户,还是说你们必须针对每种设备和每家终端客户,对产品配方和打印策略等做出优化?

Louwet:研发出一种适用于所有打印机的油墨当然是最理想的情况,但实际上不可能做到这一点。初次选择取决于打印头技术。Konica Minolta打印头和Fuji Samba打印头的要求略有不同,所以必须要对配方做出调整。下一个差异在于固化类型:使用灯泡还是使用LED和相应波长,所以也需要根据固化做出调整。Agfa正在不断“深入、全面地 ”研发阻焊喷墨油墨。为下一代产品深入验证新概念,以及全面研究新的油墨种类(白色油墨、黑色油墨和挠性油墨)。

Starkey:这是上一代阻焊油墨开发过程中遇到的一个巨大障碍。当油墨供应商研发出一种能够使用成功的打印策略进行喷射和固化的配方时,这类产品配方很难甚至无法通过国际质量认证测试或无法赢得客户的认可。

Louwet:在优化处理和交付到客户生产环境的过程中会出现各种问题和难题。到现在为止,这些问题可以通过行业现有的方案来解决。与那些供应预处理化学品(例如抗氧化或预蚀刻)的公司一起合作,意味着在涂布阻焊层之前出现了各种可能性。同样,像最终UV和/或热固化这样的后处理方法也决定了阻焊层的属性。当然,基本部分也需要足够好。

Van Dam:你无法将其中的一步与其余步骤分开;必须要对整个喷墨过程做出优化,因为它和传统技术存在很大差异。

Starkey:我能理解。我认为你们采用了一种系统性的专业方法。产品本身就能证明这一点。你们现在已经可以满足这类材料的订购需求了,还是说仍然处于研发阶段?

Van Dam:这种材料已经可以订购了。

图1. 通过喷墨打印选择性涂布阻焊油墨

 

Louwet:在今年的electronica展会上,Fela和Würth公司做了主题为“S掩模概念”的演讲。这是一种更智能的涂布阻焊膜的方法。因为可以用数字化方法完成涂布,所以只需要在必要的地方打印阻焊油墨(见图1)。

Starkey:这块PCB并不是完全被绿色的阻焊层所覆盖。绿色的阻焊油墨只是出现在了必要的位置上;图中表面至少有50%的区域是裸露的层压板。所以对于油墨供应商而言这未必是件好事。

Louwet:取决于你是站在哪一方。对于很多竞争者而言,这可能不是一个好方法。但油墨的消耗量肯定是会减少的。不仅是因为人们开始选择性地打印,而且现在有了100%可UV固化的油墨就再也不需要使用溶剂了。我们计算过,阻焊油墨消耗量至少会减少50%。

图2. 可根据功能要求选择性地改变阻焊膜厚度
 
Van Dam:没错。根据功能要求,数字喷墨打印也可改变阻焊层的厚度。例如,如果电路板的某个区域有很高的击穿电压要求,可在该区域打印更厚的涂层,如图2所示。这种涂布方法提供了很多可能性。

Starkey:这也是一个很有逻辑性的解决方案,那之前为什么没有人做到这一点呢?

Van Dam:Fela和Würth在演讲中提到“它不仅是一种技术进步,而是一次重大变革!”这种涂布阻焊层的新方法具备很多优点。例如,油墨不会进入孔中,因为可通过控制喷墨装置实现这一点;不会出现侧蚀是因为没有显影步骤等。

Starkey:在方正度和波形方面,你们可以获得什么样的边缘轮廓?我们总是在边缘看到某种弯月面形状,你们能确定边缘吗?边缘不会留下由于打印方法导致的残留几何形状吗?

Louwet:打印过程是分不同阶段完成的。它不是一次性的打印过程,而是分多次打印:为了分辨率打印出阻焊坝,随后再进行填充。所以生产工具上展示了125微米的线宽/线距之间有坝存在。最终的线宽/线距和边缘分辨率要取决于打印机和打印头的精度。Samba打印头的液滴尺寸是2皮升。

Starkey:令人印象深刻。

 
图3:用喷墨阻焊油墨打印的QR码
 
Van Dam:我很喜欢这个QR码(图3)。可以用手机扫描这个二维码!用传统的阻焊层工艺流程是很难做到的。

Louwet:这个QR码是纯铜的,上面打印了阻焊油墨,随后又采用了镍-金表面处理工艺。如果要采用镍-金工艺,一定要保证每次的附着力都很好,要保证达到100%的良率。我们对此非常有信心。

Starkey:使用UV固化时,光引发剂是否需要专用的波长?我发现现在的曝光设备要么是具备一个宽波长,要么是光谱上各个区域具有不同峰值的一系列波长。有些波长用于固化表面,其他波长则用于贯穿式固化(through-cure)或保证表面得到良好固化处理,这样才能实现良好的附着力。

Louwet:全都是使用LED固化的。有时候需要使用两种波长,比如395nm和365nm的波长,你在一台设备中结合使用这两种波长可以实现表面固化和贯穿式固化。

Starkey:这几点也是非常重要的;镍-金工艺是侵蚀性很强的化学工艺,会破坏阻焊剂,导致阻焊剂在后续的加工过程中耐受力降低。如果你将其看作是使用行业标准喷墨设备完成的生产工艺,你期望达到何种程度的产量?

Louwet:这完全取决于打印机自身,而且和喷头数量有关。例如,我们正在和一家来自中国的打印机集成商合作。目前他们正专注于生产大规模字符油墨打印机。中国正在用喷墨打印机取代完整的丝网印刷生产线。这项技术正在快速发展,下一步就是阻焊油墨。他们用于生产挠性应用的最新款设备每小时最多可以加工400块面板,达到了他们预期的生产量。

Starkey:在未来,喷墨打印阻焊油墨有没有可能成为一种生产制程而不仅用于样品生产?

Louwet:当然!当我看到中国的字符油墨技术发展得如此之快,我就对此深信不疑了。不是必须要推动这项技术向前发展,而是市场对这项技术有巨大的推动力。

Starkey:市场已经等待了很长时间,甚至可能有15年了。我认为在产品被完全开发、完善或认证之前产品市场就已经有前景了。以前有那么多虚幻的希望和前景从未得以实现。

Louwet:市场确实等待了很长一段时间,也产生了巨大的推动力。分销商和经销商总是说:“我们开始出售这款产品吧。”我们必须要让他们放缓速度。

Starkey:在目前这个发展阶段,最忌讳的就是操之过急。

Van Dam:没错。你必须要研究整个工艺流程,而且在产品全面走向市场之前要花很长时间。

Starkey:我认为有些供应商因为太急于求成所以过早将产品打入市场。他们还没来得及解决掉所有问题或充分了解所有知识,所以工艺流程在一开始表现不佳,也就不会获得什么好的信誉。

Van Dam:完全同意。

Starkey:你刚才提到了你们公司在抗蚀油墨方面的进展。现在发展到什么阶段了?

Louwet:我们研发出了一种可以用于蚀刻内层和外层铜的油墨。但这项技术并没有像我们预期的那样快速发展。而且从硬件的角度来看,行业更愿意首先在阻焊油墨而不是抗蚀油墨上取得进展。对于内层而言,LDI技术发展得非常迅速,已经成为行业接纳和认可的技术。所以内层喷墨成像技术的机会窗口变得越来越小。但抗蚀油墨还有很多有趣的应用方式,例如装饰性蚀刻和化学铣切技术。我们有几个非常好的项目,产量也很不错。

Starkey:化学铣切市场很久之前就已经出现了,但人们对此关注度并不高,如果能够为这个行业提供合适的工艺,那这也不失为一个很好的市场分支。

Louwet:是的,目前我们模切、压花和装饰性应用上取得了很大的成功。

Van Dam:喷墨打印对于切模而言是非常有趣的方式。如果你使用干膜,你就必须为了一些线路将整个表面都覆盖上!但是如果采用喷墨打印方法,只需要少量油墨就能完成同样的工作,所以对于这类产品而言,喷墨打印是一种完美的方法。

图4. 用喷墨蚀刻油墨制成的不锈钢模具

Starkey:是的,这是一个不锈钢模具(图4),在这个三维图像上你会看到实际的切割边缘就位于表面上方1毫米处。所以喷墨打印和之后的蚀刻处理形成了图形。如果必须要用机械加工的方法制造这种工具,成本是非常昂贵的!

Louwet:是的,这类公司每周或者每个月就能设计出几百个不同的产品。对于他们而言,数字化加工方法非常重要。

Van Dam:金属装饰也是非常有趣的一个领域。比如,在中国,带有装饰的电梯门这种产品也可以用喷墨打印抗蚀剂的方式来生产。在所有这些不同的设计中,数字化解决方案是非常好的加工方法。

Louwet:我们还有一种电镀抗蚀油墨,是抗蚀油墨的一种衍生产品。在这里我们指的不是图形电镀。这种产品用于后期处理,在镍-金表面处理过程中使用。例如,一些电路板需要在某处使用镍-金涂层,但在其他位置又需要OSP或其他涂层。所以当你在其他位置上使用镍-金涂层的时候,印制在上面的这种油墨就可以起到保护作用。然后再将油墨剥离,在剩下的其他区域覆盖上OSP。

Starkey:现在我明白了。你们并不是用抗蚀油墨来形成图形,而是用来保护图形区域。阻焊油墨已经确定了将要电镀的图形。

Louwet:没错。它和铜层上的打印技术也有所不同,因为现在你不仅要从铜层上剥离材料,还要从阻焊层上剥离材料。所以需要使用一种不同的油墨,才能在不损坏阻焊膜的前提下移除。

Starkey:Mariana,Frank,谢谢你们分享这么多的信息。非常感谢你们对于我的疑问给出了清晰的解答。

Mariana Van Dam,PCB Imaging Solutions全球销售经理

Frank Louwet博士,Advanced Coatings & Chemicals业务部经理

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标签:
#喷墨打印  #阻焊油墨  #Agfa 


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