网版印刷技术如何应对未来

作者:TouchScreen时间:2012-03-15 来源:中国触摸屏网

[摘要]今天的网版印刷技术是将成功制造2.5 μ m 以上的超高精细栅条(电子导线)作为奋斗目标的,把制造2.5 μ m 以上超高精细栅条定义为网版印刷技术在触摸屏及其他电子制造领域的"专属领地",这一点是必须要去捍卫且不容置疑的.

    北京时间03月15日消息,中国触摸屏网讯, 中国有许多俗语或古人的讲话教导我们凡事须从长处着想。例如人无远虑,必有近忧、凡事预则立,不预则废、未雨绸缪等等。在笔者看来,今天服务于触摸屏制造的网版印刷技术就很有必要从长处着想。所谓从长处着想,就是今天的网版印刷工艺是否能够满足“明天”或“后天”的触摸屏制造技术的要求?目前所能看到的或可预见到的“明天”或“后天”的网版印刷技术在触摸屏制造技术中有哪些不适或者会遭遇到什么样的危机和挑战?总之,就是今天的网版印刷技术在“明天”或“后天”的触摸屏制造技术中是否有“下岗”的可能并且会被其他的制造技术所取代。

    本文来自:http://www.51touch.com/fixture/news/2012/0315/14514.html

    问题是在许多人还没有想好网版印刷技术应该怎么办的时候,有其他制造技术却早早做好了意欲取而代之的准备,所以笔者上所说的“危机”绝非是“纸老虎”。

    前进路上的“拦路虎”

    在触摸屏的技术研讨会,会上一位化学博士就介绍了他们的公司为明日触摸屏技术准备的“厚礼”—光刻胶/触摸屏制造技术,这种光刻胶/ 触摸屏技术可以满足制造出1 μ m 以上,30 μ m 以下的超高精细电子导线(图形),也就是说他们生产的光刻胶的最高解像力为 1 μ m,它可以顺利地完成宽度为1 μ m 的超高精细电子导线(图形)的制造。然而,这种光刻胶工艺不是网版印刷型的,而是采取旋涂或滚涂制造技术。【表1】为该光刻胶性能简介,可供后述网版印刷型之光刻胶与之进行比较。该博士还说,为实现市场之不同需要,他们试制并供应市场不同解像力之光刻胶,例如用于生物传感器的光刻胶, 解像力5 μ m;还有用于LED 的光刻胶,其解像力为30 μ m 以下。

 

表1 非网印型光刻胶性能简介
表1 非网印型光刻胶性能简介
 

    另一个有能力制作超高精细图形的技术是薄膜技术,它是网版印刷技术在触摸屏及电子制造领域最为强劲的对手。目前,薄膜技术具有制造90 nm(0.09 μ m)栅条(宽度)的能力,根据国际法导体技术路线图(ITRS),在2016 年薄膜技术将达到 22 nm(0.022 μ m),电子导线(图形)的制造水平(在半导体器件制造领域一个更为专业的标志就是栅条宽度)。客观地讲,薄膜技术在超高精细制造领域特别是栅条宽度(电子导线宽度)为1 μ m 以下的制造技术中,薄膜技术具有绝对的优势,而在这一制造范围内,网版印刷技术是无法与之抗衡的。

    网版印刷技术今日现状

    今天的网版印刷技术是将成功制造2.5 μ m 以上的超高精细栅条(电子导线)作为奋斗目标的,把制造2.5 μ m 以上超高精细栅条定义为网版印刷技术在触摸屏及其他电子制造领域的“专属领地”,这一点是必须要去捍卫且不容置疑的!下面还是让我们去看一看那些创新的网版印刷人是如何努力的。

    (1)光刻胶/ITO 玻璃

    在触摸屏制造技术中,需要制作超高精细网版。例如500目不锈钢丝网、丝径18 μ m、丝网厚度25 μ m;网版张力24 N/cm、张力精度要求±1 N/cm(9点)或± 0.5 N/cm(9 点);网版膜厚8 μ m 、膜厚精度要求± 1 μ m(9 点)用于将光刻胶(抗蚀刻UV耐酸油墨)印刷在ITO 玻璃上。所以让我们先按顺序去了解一下ITO 玻璃和网版印刷型光刻胶。

    ① ITO 玻璃

    在了解ITO玻璃之前,我们先简单地解释一下何谓导电玻璃?在玻璃的一个表面镀有透明导电膜的玻璃称为导电玻璃,导电玻璃除了应用于液晶显示器外,还用于其他平板显示器件的制造。

    什么是ITO 玻璃?在基板为纳钙玻璃、硼硅玻璃等玻璃表面镀有一层氧化铟(In2O3,三氧化二铟)和氧化锡(SnO2,二氧化锡)透明导电膜的玻璃称为ITO 玻璃。ITO 膜(氧化铟和氧化锡膜)是具有最佳导电性的透明导电材料,ITO 膜具有实用的化学稳定性和热稳定性,而且电极图形加工性良好,所以ITO 玻璃也可称之为ITO 导电玻璃。

    ②网版印刷型光刻胶

    网版印刷型光刻胶简称光刻胶,亦称光阻液、光致抗蚀刻耐酸油墨等。光刻胶一般由感光剂、增感剂和溶剂组成。感光剂是一种对光敏感的高分子化合物,当它受到适当波长的光照射时能吸收一定波长的光能量,使之发生交联、聚合或分解等光化学反应,使光刻胶改变性能。

    光刻胶是光刻工艺中最为重要的抗蚀刻材料。光刻胶种类很多,目前光刻胶品种有很多种。根据光刻胶曝光前后溶解特性的变化,可将光刻胶分为正性胶和负性胶两大类(时下的网版印刷型光刻胶多为负性胶)。表2为正性光刻胶与负性光刻胶性能比较。

 

表2 正性光刻胶与负性光刻胶性能比较
表2 正性光刻胶与负性光刻胶性能比较
 

    在高精细或超高精细触摸屏、光刻胶、网版印刷制造工艺中,首先是制作高精细或超高精细网版,对这种网版除了要求感光胶具有极高的解像力之外同时还要求感光胶具有高耐极性溶剂(氟酸、磷酸等)的能力以及与不锈钢丝网具有极佳的黏合能力;这种含氟素高机能性感光胶对于网版印刷时所印刷的光刻胶(光致抗蚀刻耐酸油墨)有极优良的耐性。在网版制好后,将沿着如下的工艺路线进行。

    (2)光刻胶/ 网版印刷工艺路线

    ① ITO 玻璃准备

    ITO 玻璃表面处理一定不可等闲视之,在清洁干净并干燥后备用,注意用于清洁的水及此后各工序用水都必须是高纯水(蒸馏水或去离子水)。

    ②网版印刷光刻胶

    在ITO 玻璃上满版印刷光刻胶。网版印刷环境应该是在万级或千级洁净室内工作,温度是(2 2 ± 2 )℃,湿度是5 5 % ~60% RH,同时应该在不含紫外光成分的黄色安全灯条件下进行操作。

    ③软烘熔

    通过适度湿度加热,使光刻胶中的溶剂蒸发并使光刻胶胶膜干燥。

    ④对准和曝光

    高精细及超高精细掩膜版(亦称光罩、膜罩)是保证ITO 膜上光刻胶图形质量(精细程度)的关键。

    曝光就是在涂覆好了光刻胶(胶膜已干燥)的ITO 玻璃表面覆盖掩膜版,置于抽真空曝光机内,通过紫外光进行选择性照射,使受光照的光刻胶发生化学反应,改变了这部分胶膜在显影液中的溶解度。显影后,光刻胶膜显现出与掩摸版相对应的图形。曝光时须正确选择曝光时间、曝光距离、曝光强度。

    ⑤显影

    去除非聚合的光刻胶。

    ⑥硬烘焙

    对溶剂继续蒸发且使显影后的光刻胶胶膜硬化(干燥)。

    ⑦显影检查

    检查显影后的光刻图形,图形应该对准和无缺陷。

    ⑧刻蚀

   ITO 层上的光刻胶具有极优良的耐酸性能,对盐酸、硝酸等刻蚀剂有良好的耐性。刻蚀应在刻蚀机中进行,刻蚀液通过有一定压力的喷嘴均匀地喷洒在ITO层上,完成刻蚀的任务。

    ⑨剥除光刻胶

    在3% 的NaOH (氢氧化钠)水溶液中剥除光刻胶,剥除液温度为40 ℃,(10~30) s或20 ℃,(20~80)s。

    ⑩最终检查

    触摸屏/光刻胶/网版印刷工艺至此暂告一段落,若检查合格后可继续进行其余工序。简单的触摸屏/光刻胶/网版印刷工艺可归纳如下。ITO 膜(Glass 或Film)超高精细不锈钢丝网版→网版印刷光刻胶→干燥→ U V 曝光→显影→干燥→蚀刻→剥膜(去除光刻胶)→检查→继续余下工序。据相关资料报道,如今已投入市场销售的网版印刷型光刻胶的解像力是30 μ m,同时也有解像力为20 μ m 的光刻胶处试验阶段。

    (3)触摸屏/ 金属或非金属网版/ 网版印刷

    以电铸的方法形成的电铸金属镍网版(金属网版)或以激光切割的聚酰亚胺网版(非金属或称高聚物网版)进行电子领域里的网版印刷,其印刷的精细度是令人吃惊的,目前有着普遍成功的例子是网版印刷电子导线的宽度为5 μ m,甚至可以完成比5 μm 稍细窄例如线径为2.5 μ m 的电子导线的印刷作业。尤其上述网版的孔壁的粗糙度(Rz)值居然可以达到0.1 μ m,这种网版对于网版印刷印料有着极佳的释放效果,就整体工艺的流畅性而言,效果是非常好的。

    当前,还有一种对金属网版进行处理的技术即网版纳米涂层技术,这种所谓纳米涂层网版专门用于微型部件及组件的网版印刷作业,这种纳米涂层网版能使网版的衬箔增加了永久性的疏水涂层,能够减少网版的清洗频率并使工艺生产流程更顺畅且返工量更少,带来更高收益和生产能力的显著改善。

    包括上述金属或非金属网版角度纳米涂层金属网版的超高精细网版印刷技术,在触摸屏或其他电子制造领域(淀积)2.5 μm以及以上的细窄电子导线(例如30 μ m、10 μ m 等)与薄膜技术相比较,依然具有极其优越的竞争优势,这些优势集中表现如下几个方面:
①能够进行流畅的大工业生产;
②简单的工艺制程;
③低能耗;
④较低的设备及工作场地、设施的投资;
⑤较低的制造成本;
⑥较高的综合性价比。
⑦不锈钢丝网网版的梦想。

    正因为包括触摸屏在内的电子制造领域在淀积超高精细电子导线上有着更高要求的趋势,所以网版印刷技术需要努力创新并进行必要的技术储备,以应对5~8年之后超高精细的电子制造领域之需。

    以高目数不锈钢丝网作为网版的载体且在不锈钢丝网上涂覆高解像力之丝网感光胶,在中国网印界至少有1 0 余年以上的历史,目前所能做到的网版精细水平(解像力)是8 0 μ m 或者100 μ m。由于不锈钢丝网版还有着制造更加精细网版的潜力,且从综合性价比进行比较,不锈钢丝网超高精细网版印刷较之其他制造技术仍然具有极大的优势,所以在未来的超高精细触摸屏或其他电子制造领域中,超高精细不锈钢丝网版的前景应该是非常美好的。

    近年来,国内有不少网版印刷创新人,热衷于超高精细不锈钢丝网版的创且将网版解像力的目标指向30 μ m 和20 μ m,这些网版印刷创新人为中国网印事业的进步默默耕耘、勇于进取的精神尤其令笔者感动和敬佩!有时面对这些朋友时,笔者总会在心中默默地说:我们只要再努力一把就有能力在 2.5 μ m 以上超高精细制造领域与他人竞争的时候,我们为什么不去努力一把而心甘情愿地将这块“宝藏”、“富矿”之地拱手让给他人?对于有骨气的网版印刷人而言,这是耻辱,当然不是我们应取之态度。

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