PCB制(zhì)闆的觸變性對油墨性能有(yǒu)何影(yǐng)響

      油墨使用的成敗，直接影(yǐng)響到PCB出貨的總體(tǐ)技(jì)術(shù)要求和(hé)品質指标。為(wèi)此，PCB生(shēng)産廠家(jiā)都非常重視(shì)油墨的性能優劣。除油墨粘度廣為(wèi)人(rén)知之外，作(zuò)為(wèi)油墨的觸變性往往被人(rén)們所忽略。而它對網印的效果卻起着非同小(xiǎo)可(kě)的作(zuò)用。為(wèi)了更清晰地說明(míng)觸變性對網印效果的影(yǐng)響，我們還(hái)必須從最基本的油墨以及絲印的原理(lǐ)講起。然後再引入觸變性這個(gè)概念。 

　　在現代PCB的整個(gè)生(shēng)産制(zhì)程中，油墨已成為(wèi)PCB制(zhì)作(zuò)工藝中不可(kě)缺少(shǎo)的輔助材料之一。它在PCB制(zhì)程用材中占據着非常重要的地位。油墨使用的成敗，直接影(yǐng)響到PCB出貨的總體(tǐ)技(jì)術(shù)要求和(hé)品質指标。為(wèi)此，PCB生(shēng)産廠家(jiā)都非常重視(shì)油墨的性能優劣。除油墨粘度廣為(wèi)人(rén)知之外，作(zuò)為(wèi)油墨的觸變性往往被人(rén)們所忽略。而它對網印的效果卻起着非同小(xiǎo)可(kě)的作(zuò)用。

 
　　為(wèi)了更清晰地說明(míng)觸變性對網印效果的影(yǐng)響，我們還(hái)必須從最基本的油墨以及絲印的原理(lǐ)講起。然後再引入觸變性這個(gè)概念。下面我們就PCB制(zhì)闆中觸變性對油墨性能的影(yǐng)響進行(xíng)分析探索： 

    一、絲網 
　　絲網是網印工藝中不可(kě)缺少(shǎo)的材料之一。缺少(shǎo)絲網便不可(kě)稱之為(wèi)網印，絲網是網印工藝的靈魂。絲網幾乎都是絲織物(當然也有(yǒu)非絲織物的)。 
　　以材料區(qū)分一般為(wèi)：尼龍、聚脂、不鏽鋼 
　　以編織方法可(kě)分為(wèi)：平織、绫織 
　　以絲的結構可(kě)分為(wèi)：單股、多(duō)股 
　　以網的粗細可(kě)分為(wèi)：s(薄型)、t(中型)、hd(重型) 
　　以網的目數(shù)可(kě)大(dà)緻分為(wèi)：低(dī)目數(shù)、中目數(shù)、高(gāo)目數(shù) 
　　在PCB行(xíng)業中，最為(wèi)常用的是t型網。s及hd型網，除個(gè)别特殊需要情況之外，一般都不采用。這是由于PCB行(xíng)業是一個(gè)高(gāo)科技(jì)的專業性極強的行(xíng)業，它不同于制(zhì)作(zuò)單純的手工及藝術(shù)性的技(jì)藝，一般手工及藝術(shù)性的技(jì)藝其要求的技(jì)術(shù)層次并不高(gāo)，它隻要能滿足或達到人(rén)的視(shì)覺效果就可(kě)以了。而對PCB，就不僅僅是看得(de)整齊漂亮就行(xíng)了，PCB要用在有(yǒu)電(diàn)流導通(tōng)及有(yǒu)信号傳輸上(shàng)，它必須達到電(diàn)性能要求精細的幾何尺寸,而這幾何尺寸是需要進行(xíng)嚴格的度量的。因此，我們對幾個(gè)重要的與絲網有(yǒu)關的技(jì)術(shù)參數(shù)要了解。 
　　①絲網的厚度：厚度是指絲網在無張力狀态下，靜置時(shí)厚度的測定值。此測定值是從測量數(shù)據中得(de)出的統計(jì)平均值，用μm表示。厚度由構成絲網的絲的直徑決定，與絲網透墨量有(yǒu)關。 
　　②絲網的開(kāi)孔面積率：是網孔面積與絲網面積的比值，用百分比%來(lái)表示，這數(shù)值越大(dà)，則網孔的開(kāi)度就越大(dà)。 
　　③絲網的透墨量：這裏指的是理(lǐ)論值，在實際網印生(shēng)産中，透墨量會(huì)受絲網的材質、性能、規格油墨的粘度、顔料的細度、油墨的觸變性，刮闆的硬度、印刷的壓力、印刷的速度、觸網距等的因素影(yǐng)響有(yǒu)關。 
　　　 
    二.油墨 
　　是指用于印制(zhì)闆的有(yǒu)色膠狀物質。常由合成樹(shù)脂、揮發性溶劑、油類和(hé)填充劑、幹燥劑、顔料和(hé)稀釋劑等組成。常稱油墨。 

　　（一）油墨的組成： 
　　1.樹(shù)脂：樹(shù)脂是形成墨膜，決定油墨性能的重要組成成分。著名的PCB油墨品牌，都有(yǒu)自己的專利配方。平時(shí)我們所說的該品牌油墨性能如何優良。其實是樹(shù)脂在裏面起作(zuò)非常重要的作(zuò)用，是它決定了油墨的操作(zuò)性、光澤度、粘結性、硬度、耐水(shuǐ)性、耐溶劑性、耐酸堿性、耐溫性等等。 

　　2.溶劑： 
    溶劑的功能： 
　　①溶解樹(shù)脂。使之成為(wèi)良好的連結料； 
　　②溶解顔料和(hé)助劑； 
　　③調節油墨粘度； 
　　④調節油墨的幹燥速度； 
　　⑤對承印物的溶解滲透，增強附着力。 
　　油墨的溶劑并不是單一品種和(hé)但(dàn)一組份的。因考慮到溶解力和(hé)幹燥速度的問題，溶劑多(duō)數(shù)為(wèi)混合性物。不同的油墨，不同的用途，就有(yǒu)不同的溶劑。所以油墨生(shēng)産商會(huì)配有(yǒu)幾種不同類型的溶劑。而針對一種油墨隻允許有(yǒu)一至兩種類型的溶劑可(kě)以配用。一般來(lái)說，對于同一個(gè)油墨生(shēng)産商，由于其研發采用的樹(shù)脂體(tǐ)系基本上(shàng)是确定的，所以，同一個(gè)油墨生(shēng)産商生(shēng)産的油墨，其所提供的溶劑可(kě)以通(tōng)用。舉例來(lái)說，英國coates生(shēng)産的油墨，隻要是英國coates所生(shēng)産的溶劑，基本上(shàng)都可(kě)以通(tōng)用。但(dàn)是，我們還(hái)是堅持一種油墨應配用相配套的專用稀釋劑。 
　　⑴coates提供的稀釋劑系列産品 
　　⑵coates産品與之對應配套的稀釋劑 
　　随意配用稀釋劑，會(huì)導緻油墨的凝膠(結塊)，剝落，顔色不均，耐化學性、抗熱沖擊性、附着力下降等不良毛病。那(nà)種不管什麽油墨，都把"防白水(shuǐ)""783"當成萬能溶劑往裏加的做(zuò)法，是不正确的。 

　　3.色料：主要是使用顔料。顔料按類别分，可(kě)分為(wèi)有(yǒu)機顔料和(hé)無機顔料。有(yǒu)機顔料系指非礦物質類，其色彩絢麗(lì)，色譜齊全，但(dàn)通(tōng)常遮蓋力不好。無機顔料是指礦物質類。如：钛白、鋅白、鐵(tiě)藍(lán)、碳黑(hēi)等，它們的遮蓋力好，耐光耐老化性強，PCB油墨多(duō)屬此類油墨。 
　　顔料除做(zuò)為(wèi)色料外，同時(shí)對于油墨的耐光性，耐熱性、耐熔劑性、耐化學品性等方面也起着一定的作(zuò)用。 

　　4.助劑：油墨中添加助劑的目的是為(wèi)了改善油墨的物理(lǐ)性能，增強油墨的印刷适性，提高(gāo)印刷效果。助劑包括：消泡劑、分散劑、稀釋劑、均勻劑、牢固劑、顔色分離阻止劑、沉澱阻止劑、增塑劑、偶聯劑、紫外線吸收劑、催化劑、增稠劑等等。 

    三.PCB油墨幾個(gè)重要的技(jì)術(shù)性能 
　　PCB油墨品質是否優異，原則上(shàng)不可(kě)能脫離以上(shàng)幾大(dà)組分的組合。油墨品質優異，是配方的科學性，先進性以及環保性的綜合體(tǐ)現。其體(tǐ)現在： 
　　（1）粘度：是動力粘度(dynamicviscosity)的簡稱。一般用viscosity表示，即流體(tǐ)流動的剪切應力除以流層方向的速度梯度，國際單位為(wèi)帕/秒(miǎo)(pa。s)或毫帕/秒(miǎo)(mpa。s)。在PCB生(shēng)産中是指油墨受到外力推動産生(shēng)的流動性。 
　　（2）可(kě)塑性：指油墨受外力作(zuò)用發生(shēng)變形後，仍保持其變形前的性質。油墨的可(kě)塑性有(yǒu)利于提高(gāo)印刷精度； 
　　（3）觸變性：(thixotropic)油墨在靜置時(shí)呈膠狀，而受到觸動時(shí)粘度發生(shēng)變化的一種性質，又稱搖變性、抗流挂性； 
　　（4）流動性：(流平性)油墨在外力作(zuò)用下，向四周展開(kāi)的程度。流動度是粘度的倒數(shù)，流動度與油墨的塑性和(hé)觸變性有(yǒu)關。塑性和(hé)觸變性大(dà)的，流動性就大(dà)；流動性大(dà)的則印迹容易擴大(dà)。流動性小(xiǎo)的，易出現結網，産生(shēng)結墨現象，亦稱網紋； 
　　（5）粘彈性：指油墨在刮闆刮印後，被剪切斷裂的油墨迅速回彈的性能。要求油墨變形速度快，油墨回彈迅速才能有(yǒu)利于印刷； 
　　（6）幹燥性：要求油墨在網版上(shàng)的幹燥愈慢愈好，而希望油墨轉移到承印物上(shàng)之後，則要求越快越好； 
　　（7）細度：顔料及固體(tǐ)料顆粒的大(dà)小(xiǎo)，PCB油墨一般小(xiǎo)于10μm，細度的大(dà)小(xiǎo)應小(xiǎo)于網孔開(kāi)度的三分之一； 
　　（8）拉絲性：用墨鏟挑起油墨時(shí)，絲狀的油墨拉伸不斷裂的程度稱為(wèi)拉絲性。墨絲長，在油墨面及印刷面出現很(hěn)多(duō)細絲，使承印物及印版沾髒，甚至無法印刷； 
　　（9）油墨的透明(míng)度和(hé)遮蓋力：對于PCB油墨，根據用途和(hé)要求的不同，對油墨的透明(míng)度和(hé)遮蓋力也提出各種要求。一般來(lái)說，線路油墨、導電(diàn)油墨和(hé)字符油墨，都要求有(yǒu)高(gāo)的遮蓋力。而阻焊劑則比較靈活。 
　　（10）油墨的耐化學品性：PCB油墨根據使用目的的不同，相應要求對酸、堿、鹽和(hé)溶劑等要求都有(yǒu)嚴格的标準； 
　　（11）油墨的耐物理(lǐ)特性：PCB油墨必須符合耐外力劃傷、耐熱沖擊、抗機械剝離，以及達到各種嚴格的電(diàn)氣性能要求； 
　　（12）油墨的使用安全和(hé)環保性：PCB油墨要求具備低(dī)毒、無臭、安全和(hé)環保型。 
　　以上(shàng)我們歸納了十二個(gè)PCB油墨的基本性能，而其中在網印的實際操作(zuò)過程中，與操作(zuò)者密切相關的是粘度問題。粘度的高(gāo)低(dī)，對絲印的順當與否，關系極大(dà)。所以在PCB油墨技(jì)術(shù)文件和(hé)qc報告中，粘度都标注得(de)清清楚楚，指明(míng)在什麽條件下，用什麽類型的粘度測試儀器(qì)等。在實際印刷過程中，如果油墨粘度偏高(gāo)，會(huì)造成漏印困難，圖形邊緣鋸齒嚴重，為(wèi)了改善印刷效果，就會(huì)加入稀釋劑，使粘度達到要求。但(dàn)不難發現，在很(hěn)多(duō)場(chǎng)合下，為(wèi)了想獲得(de)理(lǐ)想的分辨率(解像力)，不管你(nǐ)采用什麽粘度，都始終無法實現。為(wèi)什麽呢?經深入研究之後，才發現，油墨粘度是個(gè)重要的因數(shù)，但(dàn)并非唯一的。還(hái)有(yǒu)另一個(gè)相當的重要因數(shù)：觸變性。是它，也在影(yǐng)響着印刷精度。 
　 
    四.觸變性 
　　粘度與觸變性是兩個(gè)不同的物理(lǐ)概念，可(kě)以這樣來(lái)理(lǐ)解，觸變性是油墨粘度發生(shēng)變化的表征。 
　　油墨在一定的恒溫下，假設油墨內(nèi)的溶劑沒有(yǒu)很(hěn)快揮發，這時(shí)油墨的黏度是不會(huì)改變的，粘度與時(shí)間(jiān)沒有(yǒu)關系，粘度不是一個(gè)變量，而是一個(gè)常數(shù)。 
　　當油墨被外力作(zuò)用(攪拌)之下，粘度即發生(shēng)變化，随着作(zuò)用力的延續，粘度會(huì)繼續變小(xiǎo)，但(dàn)不會(huì)無限制(zhì)的下降，到了一定的極限而停止。而當外力作(zuò)用消失之後，經過一定時(shí)間(jiān)的靜置，油墨又能自動逐漸恢複到初始的狀态。我們将這種在外力作(zuò)用下，油墨粘度随着時(shí)間(jiān)的延長而下降，但(dàn)當外力消失之後，又能恢複到原來(lái)粘度的可(kě)逆物理(lǐ)特性稱之為(wèi)觸變性。觸變性是一個(gè)在外力作(zuò)用下，與時(shí)間(jiān)有(yǒu)關的變量。 
　　在外力作(zuò)用下，作(zuò)用力持續時(shí)間(jiān)越短(duǎn)，粘度下降得(de)明(míng)顯的，我們就稱這種油墨的觸變性大(dà)；相反，如果黏度下降不明(míng)顯，就稱觸變性小(xiǎo)。 
　　 
    五.油墨觸變性的反應機理(lǐ)和(hé)控制(zhì) 
　　觸變性到底是怎麽一回事呢?為(wèi)何油墨在外力的作(zuò)用下，黏度會(huì)變小(xiǎo)，而外力消失，靜置一定時(shí)間(jiān)後，又能恢複原來(lái)的粘度? 
　　決定油墨是否具備觸變性的必要條件，首先是帶有(yǒu)粘性的樹(shù)脂，其次是填充有(yǒu)一定體(tǐ)積比例的填料及色料粒子。樹(shù)脂、填料、色料、助劑等經過研磨加工之後，非常均勻的混合在一起，它們是一種混合物。在未接受外來(lái)熱能或紫外線光能作(zuò)用的狀态下，它們以一種不規則的離子團存在。在常态下，它們由于互相吸引而有(yǒu)序的排列，表現出高(gāo)粘度的狀态，但(dàn)并不發生(shēng)化學反應。而一旦受到外來(lái)的機械作(zuò)用力，打亂了原來(lái)有(yǒu)序的排列，切斷了互相的吸引鏈，成為(wèi)無序的混亂狀态，表現出粘度變低(dī)。這就是我們平時(shí)所看到的油墨由稠變稀的現象。我們可(kě)以用下面一個(gè)閉合循環的可(kě)逆過程圖來(lái)形象地表達觸變性的全過程。 
　　不難發現，油墨中固體(tǐ)的含量多(duō)少(shǎo)，固體(tǐ)的形狀大(dà)小(xiǎo)，都将決定着油墨的觸變性能。當然，對于本來(lái)粘度就非常低(dī)的液體(tǐ)，就談不上(shàng)什麽觸變性了。但(dàn)為(wèi)了使它變成具有(yǒu)觸變性的油墨，在技(jì)術(shù)上(shàng)可(kě)以采取添加一種助劑，從而使油墨的粘度發生(shēng)變化提升，使其具有(yǒu)觸變性。此助劑稱之為(wèi)觸變劑(thixotropicagent)。所以油墨的觸變性是可(kě)控的。 

    六.觸變性的實際應用 
　　在實際應用中，并非觸變性越大(dà)越好，也不是越小(xiǎo)越好。而是适可(kě)而止。油墨由于具有(yǒu)觸變性能，非常适用于采用網印的工藝。使得(de)絲印操作(zuò)變得(de)輕松自如，油墨網印時(shí)，在網上(shàng)的油墨被膠刮推動下，發生(shēng)滾動和(hé)擠壓，油墨的粘度變低(dī)，利于透墨。油墨網印到PCB基闆後，由于粘度未能很(hěn)快回複，存在一個(gè)适當的流平空(kōng)間(jiān)，使油墨緩慢流動，而達到回複平衡時(shí)，所網印的圖形邊緣就會(huì)得(de)到滿意的平直度。 

    七.結束語 
　　希望能通(tōng)過本文對油墨觸變性的討(tǎo)論，加深我們對網印工藝在實際運用過程中，常常會(huì)碰到，但(dàn)又不能很(hěn)準确提出解決方案的時(shí)候，觸變性就成為(wèi)我們值得(de)研究課題。