淺析PCB制造的觸變性對(duì)油墨性能的影響

在現(xiàn)代PCB的整個(gè)生產(chǎn)制程中，油墨已成為PCB廠制板工藝中不可缺少的輔助材料之一。它在PCB制程用材中占據(jù)著非常重要的地位。油墨使用的成敗，直接影響到PCB出貨的總體技術(shù)要求和品質(zhì)指標(biāo)。為此，PCB生產(chǎn)廠家都非常重視油墨的性能優(yōu)劣。除油墨粘度廣為人知之外，作為油墨的觸變性往往被人們所忽略。而它對(duì)網(wǎng)印的效果卻起著非同小可的作用。

下面我們就PCB制板中觸變性對(duì)油墨性能的影響進(jìn)行分析探索：

一、絲網(wǎng)

絲網(wǎng)是網(wǎng)印工藝中不可缺少的材料之一。缺少絲網(wǎng)便不可稱之為網(wǎng)印，絲網(wǎng)是網(wǎng)印工藝的靈魂。絲網(wǎng)幾乎都是絲織物(當(dāng)然也有非絲織物的)。

在PCB行業(yè)中，最為常用的是t型網(wǎng)。s及hd型網(wǎng)，除個(gè)別特殊需要情況之外，一般都不采用。

二.油墨

是指用于印制板的有色膠狀物質(zhì)。常由合成樹(shù)脂、揮發(fā)性溶劑、油類和填充劑、干燥劑、顏料和稀釋劑等組成。常稱油墨。

三.PCB油墨幾個(gè)重要的技術(shù)性能

PCB油墨品質(zhì)是否優(yōu)異，原則上不可能脫離以上幾大組分的組合。油墨品質(zhì)優(yōu)異，是配方的科學(xué)性，先進(jìn)性以及環(huán)保性的綜合體現(xiàn)。其體現(xiàn)在：

（1）粘度：是動(dòng)力粘度(dynamicviscosity)的簡(jiǎn)稱。一般用viscosity表示，即流體流動(dòng)的剪切應(yīng)力除以流層方向的速度梯度，國(guó)際單位為帕/秒(pa。s)或毫帕/秒(mpa。s)。在PCB生產(chǎn)中是指油墨受到外力推動(dòng)產(chǎn)生的流動(dòng)性。

（2）可塑性：指油墨受外力作用發(fā)生變形后，仍保持其變形前的性質(zhì)。油墨的可塑性有利于提高印刷精度；

（3）觸變性：(thixotropic)油墨在靜置時(shí)呈膠狀，而受到觸動(dòng)時(shí)粘度發(fā)生變化的一種性質(zhì)，又稱搖變性、抗流掛性；

（4）流動(dòng)性：(流平性)油墨在外力作用下，向四周展開(kāi)的程度。流動(dòng)度是粘度的倒數(shù)，流動(dòng)度與油墨的塑性和觸變性有關(guān)。塑性和觸變性大的，流動(dòng)性就大；流動(dòng)性大的則印跡容易擴(kuò)大。流動(dòng)性小的，易出現(xiàn)結(jié)網(wǎng)，產(chǎn)生結(jié)墨現(xiàn)象，亦稱網(wǎng)紋；

（5）粘彈性：指油墨在刮板刮印后，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利于印刷；

（6）干燥性：要求油墨在網(wǎng)版上的干燥愈慢愈好，而希望油墨轉(zhuǎn)移到承印物上之后，則要求越快越好；

（7）細(xì)度：顏料及固體料顆粒的大小，PCB油墨一般小于10μm，細(xì)度的大小應(yīng)小于網(wǎng)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拉絲性。墨絲長(zhǎng)，在油墨面及印刷面出現(xiàn)很多細(xì)絲，使承印物及印版沾臟，甚至無(wú)法印刷；

（9）油墨的透明度和遮蓋力：對(duì)于PCB油墨，根據(jù)用途和要求的不同，對(duì)油墨的透明度和遮蓋力也提出各種要求。一般來(lái)說(shuō)，線路油墨、導(dǎo)電油墨和字符油墨，都要求有高的遮蓋力。而阻焊劑則比較靈活。

（10）油墨的耐化學(xué)品性：PCB油墨根據(jù)使用目的的不同，相應(yīng)要求對(duì)酸、堿、鹽和溶劑等要求都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)；

（11）油墨的耐物理特性：PCB油墨必須符合耐外力劃傷、耐熱沖擊、抗機(jī)械剝離，以及達(dá)到各種嚴(yán)格的電氣性能要求；

（12）油墨的使用安全和環(huán)保性：PCB油墨要求具備低毒、無(wú)臭、安全和環(huán)保型。

以上我們歸納了十二個(gè)PCB油墨的基本性能，而其中在網(wǎng)印的實(shí)際操作過(guò)程中，與操作者密切相關(guān)的是粘度問(wèn)題。粘度的高低，對(duì)絲印的順當(dāng)與否，關(guān)系極大。所以在PCB油墨技術(shù)文件和qc報(bào)告中，粘度都標(biāo)注得清清楚楚，指明在什么條件下，用什么類型的粘度測(cè)試儀器等。在實(shí)際印刷過(guò)程中，如果油墨粘度偏高，會(huì)造成漏印困難，圖形邊緣鋸齒嚴(yán)重，為了改善印刷效果，就會(huì)加入稀釋劑，使粘度達(dá)到要求。但不難發(fā)現(xiàn)，在很多場(chǎng)合下，為了想獲得理想的分辨率(解像力)，不管你采用什么粘度，都始終無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為什么呢?經(jīng)深入研究之后，才發(fā)現(xiàn)，油墨粘度是個(gè)重要的因數(shù)，但并非唯一的。還有另一個(gè)相當(dāng)?shù)闹匾驍?shù)：觸變性。是它，也在影響著印刷精度。

四.觸變性

粘度與觸變性是兩個(gè)不同的物理概念，可以這樣來(lái)理解，觸變性是油墨粘度發(fā)生變化的表征。

油墨在一定的恒溫下，假設(shè)油墨內(nèi)的溶劑沒(méi)有很快揮發(fā)，這時(shí)油墨的黏度是不會(huì)改變的，粘度與時(shí)間沒(méi)有關(guān)系，粘度不是一個(gè)變量，而是一個(gè)常數(shù)。

當(dāng)油墨被外力作用(攪拌)之下，粘度即發(fā)生變化，隨著作用力的延續(xù)，粘度會(huì)繼續(xù)變小，但不會(huì)無(wú)限制的下降，到了一定的極限而停止。而當(dāng)外力作用消失之后，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的靜置，油墨又能自動(dòng)逐漸恢復(fù)到初始的狀態(tài)。我們將這種在外力作用下，油墨粘度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，但當(dāng)外力消失之后，又能恢復(fù)到原來(lái)粘度的可逆物理特性稱之為觸變性。觸變性是一個(gè)在外力作用下，與時(shí)間有關(guān)的變量。

在外力作用下，作用力持續(xù)時(shí)間越短，粘度下降得明顯的，我們就稱這種油墨的觸變性大；相反，如果黏度下降不明顯，就稱觸變性小。

五.油墨觸變性的反應(yīng)機(jī)理和控制

觸變性到底是怎么一回事呢?為何油墨在外力的作用下，黏度會(huì)變小，而外力消失，靜置一定時(shí)間后，又能恢復(fù)原來(lái)的粘度?

決定油墨是否具備觸變性的必要條件，首先是帶有粘性的樹(shù)脂，其次是填充有一定體積比例的填料及色料粒子。樹(shù)脂、填料、色料、助劑等經(jīng)過(guò)研磨加工之后，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用的狀態(tài)下，它們以一種不規(guī)則的離子團(tuán)存在。在常態(tài)下，它們由于互相吸引而有序的排列，表現(xiàn)出高粘度的狀態(tài)，但并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。而一旦受到外來(lái)的機(jī)械作用力，打亂了原來(lái)有序的排列，切斷了互相的吸引鏈，成為無(wú)序的混亂狀態(tài)，表現(xiàn)出粘度變低。這就是我們平時(shí)所看到的油墨由稠變稀的現(xiàn)象。我們可以用下面一個(gè)閉合循環(huán)的可逆過(guò)程圖來(lái)形象地表達(dá)觸變性的全過(guò)程。

不難發(fā)現(xiàn)，油墨中固體的含量多少，固體的形狀大小，都將決定著油墨的觸變性能。當(dāng)然，對(duì)于本來(lái)粘度就非常低的液體，就談不上什么觸變性了。但為了使它變成具有觸變性的油墨，在技術(shù)上可以采取添加一種助劑，從而使油墨的粘度發(fā)生變化提升，使其具有觸變性。此助劑稱之為觸變劑(thixotropicagent)。所以油墨的觸變性是可控的。

六.觸變性的實(shí)際應(yīng)用

在實(shí)際應(yīng)用中，并非觸變性越大越好，也不是越小越好。而是適可而止。油墨由于具有觸變性能，非常適用于采用網(wǎng)印的工藝。使得絲印操作變得輕松自如，油墨網(wǎng)印時(shí)，在網(wǎng)上的油墨被膠刮推動(dòng)下，發(fā)生滾動(dòng)和擠壓，油墨的粘度變低，利于透墨。油墨網(wǎng)印到PCB基板后，由于粘度未能很快回復(fù)，存在一個(gè)適當(dāng)?shù)牧髌娇臻g，使油墨緩慢流動(dòng)，而達(dá)到回復(fù)平衡時(shí)，所網(wǎng)印的圖形邊緣就會(huì)得到滿意的平直度。

七.結(jié)束語(yǔ)

希望能通過(guò)本文對(duì)油墨觸變性的討論，加深我們對(duì)網(wǎng)印工藝在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，常常會(huì)碰到，但又不能很準(zhǔn)確提出解決方案的時(shí)候，觸變性就成為我們值得研究課題。