近日，Pete Starkey采访了SUSS MicroTec Netherlands B.V.公司的产品经理Luca Gautero博士，探讨了喷墨打印技术的发展，包括实验室研发技术及批量生产技术。 

Pete Starkey：很高兴能够有幸采访SUSS MicroTec公司产品经理Luca Gautero博士，该公司位于荷兰Eindhoven。Luca Gautero博士负责研发PCB加成法之喷墨打印技术，重点攻关数字阻焊工艺。

Luca，很高兴见到你。久仰大名，我拜读过你关于喷墨打印的著作。 

Luca Gautero：Pete，我也很高兴见到你。你的声音和你的采访对很多人来说都很鼓舞人心。我觉得你几乎是一个人开创了喷墨打印的市场需求。 

Starkey：我不这么认为，Luca，但自从意识到喷墨打印技术在PCB制造业巨大的潜力以来，我已经跟踪这项技术的发展有20多年了。其间，我与设备和材料领域的多个开发小组密切合作，参加并报道了许多会议和研讨会，在贸易展上还与许多参展商一起进行了演讲。阻焊油墨打印一直是最终的目标，但由于打印机的性能和油墨的可打印性，直到最近才实现。油墨配方工作很困难，作为PCB永久性材料，阻焊油墨要经过严格的鉴定和批准。一般来说，可喷射油墨，就不会通过鉴定；通过鉴定的油墨，就不可喷射！但正因你们这样的设备开发人员与油墨供应商密切合作，目标似乎已经实现。

Luca，可以介绍你在电子和半导体行业中的设备设计和开发经验吗？

Gautero：我的职责就是使设备朝着成本更低、效率更高的方向改进。我的职业生涯始于Fraunhofer ISE，在那里的学习过程中，一条完整的光伏试生产线为像我这样的博士生提供了充分的可能，我们对其所安装的每个工具进行研究。进入企业后，当时所研究的方法可继续应用于防反射、钝化、防潮隔离、半导体封装，以及阻焊涂层等领域。这些领域共通之处在于要在更大的表面积上实现更低成本的制造。

Starkey：你肯定有丰富的工艺工程经验。这些经验对你现在的工作职责有什么帮助？ 

Gautero：我的工作职责有时是从0到1开发设备，有时是为现有设备开发额外的工具部件，有时是改进设备的性能，但其共同点是帮助将改进目标引入设备。大量文献解释了规范（包括MRS、FDS、RI、FMEA、安全等）和验收文件所包含的内容、存在的原因，以及产品在工具寿命期间如何相互作用。不过，亲自入行就可以看出这些概念的不稳定。现在作为喷墨阻焊油墨的产品经理，我的职责是协调而不是管控这种不稳定性。

成功的工具能够在适当的时间以适当的拥有成本满足市场需求。这是我们与其他少数优秀的公司共同面临的挑战，顺便说一句，挑战使这项技术更有趣。 

Starkey：Luca，大家都熟悉PiXDRO系列喷墨打印机。我知道PiXDRO现在是SUSS MicroTec集团的组成部分。能否简要描述一下并购过程，以及PiXDRO是如何融入SUSS MicroTec产品线的？ 

Gautero：早在我加入团队之前PiXDRO就已存在。多年来，我们在电子行业的许多应用中采用了喷墨打印技术。SUSS MicroTec作为半导体行业微结构工艺设备的领先供应商，认识到图形化的重要性以及喷墨技术在图形化中所起的作用，尤其是喷墨打印在半导体行业的潜力，因此收购了PiXDRO。我们的理念是打造一个未来，使SUSS MicroTec的重点，即半导体行业后端和封装方面的高良率受益于精密的加成法技术。这就需要PiXDRO拥有的所有生产知识及经验，喷墨阻焊油墨是密切相关的技术，并已获得商业上的成功。 

Starkey：你们的喷墨打印机的典型应用有哪些? 

Gautero：PiXDRO团队将喷墨功能发扬光大。全世界有数百台研发用打印机（PiXDRO LP50，由Dennis Kuppens负责管理），其中大部分用于打印电子产品，从导电线路到阻焊油墨；在多个业务领域（如半导体、光伏、打印电子产品）有数十台生产用打印机；回到今天的主题，2台已安装的PiXDRO-JETx-Ms用于打印阻焊油墨，目前在欧洲进行生产。

PrintLab内部实验室（图1）有很多不同配置的工具，并且PiXDRO有很多经验可以分享，这使得演示和咨询工作贯穿全年。创新经理Wouter Brok带领的团队经常通过将喷墨打印与未开拓的市场联系起来，各种结果令人大吃一惊。欢迎有兴趣的客户亲身体验喷墨打印工艺带来的奥妙；我们也可提供远程操作。

Starkey：谢谢你补充介绍，Luca。能谈谈喷墨打印技术的最新动态吗？怎么实现“持续打印”呢？ 

Gautero：在解释喷墨打印的制造功能时，我经常接触想要采用喷墨打印技术的合作伙伴心中的疑虑。每个人都有过在家使用廉价喷墨打印机的经历，其维护成本很高（墨盒很贵），而且缺少一些功能，比如颜色。

让我们把注意力从A4纸转移到工业图形喷墨打印机打印的瓷砖、广告牌和其他大型物体的表面。事实上，过去的十年，高质量的打印头迅速发展。现在PCB用喷墨工具都是基于这些先进技术而生。我们荷兰的SUSS MicroTec公司其目标是帮助客户降低运营成本及维护成本。 

Starkey：事实上，图形工业和打印电子产品之间的差距解释了最近的历史。然而，我们仍然不清楚如何创建可始终工作的喷墨打印机。 

Gautero：几年前，当PiXDRO团队制定阻焊油墨要求时，对几类打印头进行了研究。内部研发打印机的模块化和PrintLab实验室为最终的决策提供了必要的数据。“持续打印”的工具要具备4个要求：

• MEMS打印头，精度高 ，喷嘴密度高，重现性好，可靠性高；
• 循环系统在启动时归零，可减少维护和减少堵塞；
• 墨滴大小能够形成微小特征图形；
• 利用图形行业的高科技解决方案，将每个喷嘴的作用扩展到更大的区域，使打印结果均匀化。

PiXDRO JETx-M系统采用Fujifilm Dimatix SAMBA®G3L打印头（图2），满足上述要求。简单地说，这就像为数百万个浓缩咖啡杯配备了成千上万的可靠茶匙，而不是几个长柄勺子。

Starkey：我明白你的意思，很明显PiXDRO已经建立了灵活及可靠的核心技术。在你看来，是什么让喷墨打印成为合理的阻焊涂覆方法？ 

Gautero：喷墨打印的重点是数字、数字和数字（重要的事说三遍）。CAM工作站生成了整个电路板制造的描述，这是喷墨打印机能够直接理解的数字信息。我们的平台——JETx-M可以更进一步，通过特定的软件完全集成PCB CAM工作流程，并无缝地集成到客户当前的工作流程中。除了简单和所见即所得（WYSIWYG）之外，还以用户友好的方式通过喷墨实现了所有新的可能性。输入的描述变成了一种打印策略，即一组数字指令，使打印机可创建多个打印层。

对准操作，无论是异地还是原位，都为每块单独的电路板提供了一组坐标，这些坐标用于“动态”变形数字文件以匹配实际情况。不仅仅是通过补偿偏移或通过应用X-Y固定缩放来“找到电路板”。目标是最大限度地提高良率，因此通过应用线性缩放来“寻找焊盘”，或通过局部变形的多点线性缩放来“寻找最后一个微米精度”。此数字程序可提供所有选项。

最后，这就是喷墨打印超越传统技术的地方，可数字定义阻焊膜覆盖层：局部厚度分辨率、阻焊膜选择涂覆的关键区域、相同图形和序列中哑光和光亮区域，甚至可以根据需要集成图例功能。这样可以节省材料，并更好更容易地进一步组装电路板，以及明智的OEM在注意到这些覆盖层时可以发现的其他一些优势（图3）。

Starkey：我能体会到数字打印策略的优势，也能理解所提供的参数选择，但还有其他信息吗？有智能计算机软件驱动的高质量打印头就足够了吗？ 

Gautero：不，还有更多肉眼不可见的优势。要关注工具与油墨的相互作用。客户受益于我们专业推荐的油墨。然而，能够在多个油墨供应商之间进行选择和匹配是我们系统的优势之一。原则上 ， PiXDRO-JETx-M是独立于油墨的，这得益于油墨路径上所使用的高度化学钝化材料和元件。因此，只要喷射和固化工艺是适当的，就可以打印。然而，现在和将来市场上的油墨将包含大不相同的成分。这就引入了未知因素，对于不了解的油墨，你无法进行准备。幸运的是，我们在开发早期就预测到了这些挑战，为了能够实现稳定的加工，我们创建了材料兼容性工具包，对未来的替代油墨进行压力测试。这将避免如化学腐蚀垫圈导致油墨溢出的糟糕情况，或微妙的的性能变化。同时，不会增加维护时间。压力测试的负面结果会在油墨路径中产生特定的变化，将确保工艺稳定。感谢我们与组件供应商达成的协议以及系统的模块化，这些数据驱动的变化快速有效。 

Starkey：Luca，据我所知，设备已经内置了鉴定油墨的功能。你能介绍一下它的工作原理吗？

Gautero：最初市场上只有少数可打印、固化的油墨。所以，鉴定只是验证结果的可重复性。然而，在过去的几年里，大量的企业加快了研发的步伐，并开发出了有趣的阻焊油墨配方。我们开始针对其中的一些进行试验，并建立了严格的鉴定标准和环节。要满足鉴定，必须要依次闯过三个关卡。第一个关卡是信息。书面文件需要包括安全性、流变性、在PCB表面的润湿行为、打印和维护操作的标准操作程序（即系统的填充和排放以及材料兼容性的结果）以及作为阻焊油墨的适配性。参考IPC-SM-840中规定的测试来鉴别阻焊油墨的适配性，虽然这只是测试的一部分，但这是最低要求。

第二个是真正的关卡：是否通过PrintLab研发的打印机。该打印机作为油墨的测试载体，按照所选油墨的固化和后处理说明，采用相应的打印策略，手动或自动地对得到的电路板（图4）进行特征描述，以界定油墨工艺的适用性。

最后一个关卡涉及PrintLab中的PiXDRO JETx-M和商业方面。闯到这一关卡的油墨足以满足打印要求，但该油墨供应商仍被要求引入独立的PCB制造商，将其产品实际应用于大载板的制造，并判断其最终涂覆的阻焊油墨性能。该第三方将独立于设备和材料供应商，验证迄今为止所完成的工作。 

Starkey：什么参数决定了油墨在实际应用中的性能？ 

Gautero：因油墨滴落到表面时是流动的，所以存在液-固-气之间相互作用。通过已掌握的表面润湿信息，进行打印策略灵活更改，可以补偿广泛的润湿行为。然而，大量的补偿意味着需要性能更好的油墨，否则可能会影响特征尺寸或产量，或者二者均会受到影响。 

Starkey：Luca，你对成果背后的科学性做出了非常合理的解释，但其中大部分都与实验室有关。如何让读者确信喷墨技术应用于量产？ 

Gautero：问得好，Pete。首先，可以到我们的实验室参观，我们将展示量产工具PiXDRO JETx-M的性能。或者，在全球各地的经销商（欧盟的Adeon公司、北美的Technica公司、亚洲的TKK公司）的安排下到已安装的客户工厂进行实地演示，并提供支持报务。其次，我可以就演示的特征大小和产量结合设备的使用给出大量的定量答案。PiXDRO并不是唯一进入全尺寸打印电路板市场的设备，每家供应商都在不断追求完美和批量化。PCB制造现场设备需要具备数千个喷嘴和精密对准的大工作台，并且可以（直接）集成，实现自动化。市场想要实现的目标——所见即所得概念简化CAM到生产的工作流程。数字化本质中的绿色特质将变得越来越明显，以此证明了喷墨打印技术的正确性。 

Starkey：Luca，感谢你接受采访，采访很精彩，为如何应对和克服挑战提供了非常宝贵的信息。我确信，打印阻焊油墨已成为实实在在的现实，祝愿你成功推广这项技术。

 

Luca Gautero博士

SUSS MicroTec Netherlands B.V.公司的产品经理

 

更多内容可点击这里查看，文章发表于《PCB007中国线上杂志》3月号，更多精彩原创内容，欢迎关注“PCB007中文线上杂志”公众号。

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